光学陀螺是一种基于Sagnac效应的高精度惯性角速度传感器，它在各种导航和制导系统中有着重要应用，如飞机、导弹、舰船、车辆的导航、雷达的方位测量和控制等。集成光学陀螺是激光陀螺和光纤陀螺的进一步小型化、微型化，和激光陀螺和光纤陀螺等其他光学陀螺相比，集成光学陀螺具有无闭锁现象，更容易集成等众多优点，具有非常好的学术研究价值和巨大的军民应用前景。本文的选题正是在此背景下提出的。　　光波导环形谐振器是集成光学陀螺的核心敏感部件，其性能直接影响陀螺系统的整体性能，是集成光学陀螺设计与制造的关键。本论文在光波导环形谐振器的理论分析基础上，对其进行了优化设计与制备，搭建了相应的实验系统，该系统以光纤激光器作为窄线宽光源，半径为2cm、硅基二氧化硅跑道式环形谐振器作为核心敏感元件，采用声光频移器作为控制元件。测试了谐振曲线，得到谐振曲线特性参数.测试了解调曲线及系统锁定时间，证明闭环系统能够实现对谐振频率的跟踪。测试了陀螺的实际转动信号和零漂，系统零漂峰峰值4.9°/s。　　具体的工作和成果如下：　　1、光波导环形谐振器是集成光学陀螺的核心敏感部件，因此对它的特性进行研究具有重要意义。本文对无源光波导环形谐振器作了理论上的研究，主要研究谐振器的谐振特性和损耗特性，采用单耦合环形谐振器的测量方案，在给定陀螺灵敏度为1°/h的情况下，确定了精细度大于30。分别从材料选取、单模波导设计、环面积选取、定向耦合器设计这几个方面来完成跑道式硅基二氧化硅光波导环形谐振器的设计，并用光束传播方法对其进行了优化设计。　　2、以光波导理论为基础，利用矩形波导的应力分析理论并结合模式分析方法，设计了一种用于集成光学陀螺中的单模单偏振光波导环形谐振器，使两个正交模式中的TM模式被截止，TE模式得以通过。其中单模单偏振光波导环形谐振器由二氧化硅衬底层、锗掺杂二氧化硅波导芯层和二氧化硅上包层组成，整个结构可用硅热氧化技术和PECVD技术生长在硅衬底上。同时用三维有限差分光束传输法(3DFD-BPM)对其设计的单偏振环形谐振器的传输特性进行仿真分析。　　3、研究了硅基二氧化硅的制备工艺，采用PECVD技术，制备了硅基二氧化硅环形谐振器。　　4、研究了光波在集成光学陀螺系统中的传播，按照光的传输方向，讨论光波经过激光器、声光晶体移频器、光波导环形谐振器、探测器上述器件后最终在探测器得到的波形变化情况，并分析和干涉式光学陀螺的输出信号的区别，为实验检测提供理论分析数据。　　5、建立了基于激光频率调制技术的集成光学陀螺实验系统，该系统采用硅基二氧化硅环形谐振器作为旋转角速度的敏感元件，以光纤激光器作为光源，实现了集成光学陀螺的开环检测系统，测试了硅基二氧化硅环形谐振器的谐振曲线，得到自由谱宽、半高全宽及精细度分别为3.0GHz，73MHz，41。测试了解调曲线及系统锁定时间，测试了陀螺的实际转动信号和声光等效模拟转动。得到基于转动测试，声光移频等效旋转和半高全宽线性近似的拟合斜率分别为3.154，0.330，0.085mV/(°/s)，实验结果表明解调曲线由很强的非线性和线性近似受到很大的限制。最后，对陀螺系统在静止状态下的零漂峰峰值进行了测试得出系统零漂峰峰值为4.9°/s。