光纤陀螺基于Sagnac效应，利用环路中沿相反方向传播的两束光来检测惯性空间中的旋转，开辟了全固态角速度传感器之路。由于其标度因数稳定性和环境适应性较激光陀螺仪差，制约了其在高精度航海领域的应用。通过分析光纤陀螺，展望了光子晶体光纤材料、空芯微孔结构和窄线宽激光光源等技术在光纤陀螺中的应用前景，这些技术可提高光纤陀螺标度因数稳定性和环境适应性，同时还展望了基于量子纠缠光纤陀螺技术。通过分析光纤陀螺惯性导航系统发展，现阶段通过采用旋转调制、温控、温补等系统技术，有效抑制了光纤陀螺标度因数稳定性和环境适应性的影响，已具备在高精度航海领域应用条件。
高精度航海用光纤陀螺惯性导航技术展望
光纤陀螺基于Sagnac效应，利用环路中沿相反方向传播的两束光来检测惯性空间中的旋转，开辟了全固态角速度传感器之路。由于其标度因数稳定性和环境适应性较激光陀螺仪差，制约了其在高精度航海领域的应用。通过分析光纤陀螺，展望了光子晶体光纤材料、空芯微孔结构和窄线宽激光光源等技术在光纤陀螺中的应用前景，这些技术可提高光纤陀螺标度因数稳定性和环境适应性，同时还展望了基于量子纠缠光纤陀螺技术。通过分析光纤陀螺惯性导航系统发展，现阶段通过采用旋转调制、温控、温补等系统技术，有效抑制了光纤陀螺标度因数稳定性和环境适应性的影响，已具备在高精度航海领域应用条件。
陀螺仪是惯性导航系统的核心，是影响惯性导航性能的关键因素，为保障潜艇的隐蔽安全航行和舰载武器的打击精度，要求惯性导航系统具有长时间高精度保持能力。目前被潜艇广泛应用的惯性导航系统，静电陀螺仪利用真空中靠电磁场悬浮的旋转铍球工作，采用非接触支撑，不存在摩擦，精度较高，但其制造复杂且成本较高；二是基于激光陀螺仪的惯性导航系统，激光陀螺仪利用光程差来测量旋转角速度，具有良好的标度因数稳定性，但由于激光陀螺仪采用激斗消除锁闭问题，采集到的测量信息需进行激斗滤波，滤波时造成系统的导航信息实时性不尽如人意。作战使用需求的增长促进了惯性导航系统技术的发展，光纤陀螺的快速发展开创了惯性导航系统的新局面，特别是光纤陀螺纯固态无运动部件、工艺简单、精度覆盖广、动态范围大、启动快、寿命长等优点，使其在诸多领域中获得应用，但由于其标度因数稳定性稍差，在高精度航海领域收到一定限制。近几年，随着材料、工艺的不断改进，其标度因数稳定性得到大幅度提升，并且在随机误差方面表现出ji佳的性能优势，并不断向超高精度方向发展。实际上，光纤陀螺惯性导航系统的应用领域逐渐从战术级向战略级覆盖，已经具备潜艇应用能力。
图1.光纤陀螺展示图片
当前，光纤陀螺下一代发展的主要方向是高性能、高精度和小型化，该发展方向仍旧面临巨大的技术挑战，主要体现在两个方面：一是高性能与大体积的矛盾，通过增加光纤长度提高光纤陀螺精度是目前主要的技术手段，但光纤长度增加后，会造成光纤陀螺体积增大，进而造成光纤陀螺惯体积的增大，如iXblue公司研制的MARINS-M3型发展到MARINS-M11型，定位精度提升了25倍，体积也增大了2.57倍，已接近进出舱门的极限，如果体积进一步增大，将难以直接进出舱门，适用性将受到极大限制；二是高精度干涉型光纤陀螺中大纤长大尺寸保偏光纤环圈在复杂环境多物理场（温度、磁场和应力等场）作用下导致光纤陀螺性能劣化，需采用多种技术措施，例如温度控制、多重磁屏蔽和密闭封装等，以降低陀螺环境敏感性，这不可避免地导致其体积、质量和功耗的增大，体积效率比降低限制了光纤陀螺性能的提升。
结语：随着光子晶体光纤技术的发展，尤其是空芯光纤采用独特的微结构形成空芯光子晶体光纤，为光纤陀螺建立了全新的导光机制，开启了光纤传输介质颠覆性技术变革，为提高光纤陀螺环境适应能力提供了新技术途径。
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