基于Sagnac效应的环形激光陀螺仪具有实时、高精度以及自主测量角速度的能力。从1925年美国科学家迈克尔逊利用光学陀螺成功测量到地球的自转角速度，到1963年第一台环形激光陀螺仪的研制成功，随着研究不断深入，环形激光陀螺仪的研制出现了两个方向，一种是小型的环形激光陀螺仪，具有腔体结构小、性能稳定以及抗干扰能力强等特点，广泛应用在军用飞机、巡航导弹以及潜艇等惯性导航系统中；另一种是大型的环形激光陀螺仪，其腔体结构大、测量精度高以及高精确性等特点，被应用在地球参数测量、地震波实时监控、解算世界时(Universal Time,UT1)等地球物理科学领域。本文以“超稳激光频率精密测量”项目为背景，开展大型激光陀螺光路结构系统和信号检测方面的研究，为满足高精度测量地球旋转角速度以及解算UT1奠定坚实基础。论文主要工作如下：
　　论文对大型激光陀螺仪的研究现状进行介绍，通过阅读大量外文对国外的发展现状进行详细总结，国内对大型激光陀螺仪的研制工作需要不断发展。大型激光陀螺的研制工作实属不易，一套系统的研制需要团队花费五至十年甚至更长的时间，更需要大量的经济条件进行支撑，因此本文对大型激光陀螺仪的研制工作主要集中在理论验证和仿真设计阶段。
　　首先，从陀螺仪基本理论发出，在理论分析中发现陀螺仪输出信号与环形腔的面积成正比，环形腔的面积和腔体的几何结构有关，在实际研制大型激光陀螺仪时必须要考虑选择具体的腔体结构作为光路部分，因此对光束在环形腔的传播情况进行研究。从定性的描述转化为具体定量的计算，对相同面积的三角形和正方形环形腔进行计算分析，证实正方形腔体对光束的影响小于三角形腔体，研究结果符合资料中大型激光陀螺基本采用正方形作为环形腔体结构，为陀螺仪研制提供重要理论依据。
　　其次，分析了环形腔几何形变对陀螺仪测量性能的影响，对三角形和正方形环形腔进行分析，结果表明在相同条件下，正方形结构优于三角形结构。对环形腔内反射镜建立三维坐标，并将环形腔形变量以坐标变化形式进行表述，对环形腔出现的几何形变进行了计算分析，给出了各类形变对陀螺仪比例因子随形变程度变化的趋势，建立了优化比例因子的数学模型。对提高环形激光陀螺的测量精度性能具有重要的意义。
　　最后，根据陀螺仪输出信号的特点，设计了频率检测和相位检测方案，在高斯白噪声环境下对陀螺仪输出信号进行自相关处理，利用仿真实现了对陀螺仪输出信号的调解功能。
　　本文的研究为大型激光陀螺的设计和研制奠定了理论基础，为腔体的选择提供理论支撑，为优化腔体形变影响比例因子的变化建立数学模型，为陀螺仪信号检测提供技术方法，有效的提高了大型激光陀螺的性能。