激光陀螺是以塞格纳克(sagnac)效应原理为基础的角加速度计,结构简单,可靠性强,寿命长。但激光陀螺内部反射镜产生的背向散射会产生闭锁效应,严重影响激光陀螺的导航精度。在解决闭锁效应时,中国沿用国外的散射理论,在以激光陀螺反射镜基片为基础的散射问题及光学表面分析代码研究上,国内也鲜有涉及。为降低激光陀螺的闭锁阈值,本课题主要研究了以下几个方面:本文明确了光学元件表面的表征方法,分析传统光学元件表面表征的局限性,对功率谱密度函数进行了介绍,推导出计算离散数据的功率谱密度函数公式,分析了原子力显微镜和轮廓仪在不同空间频率表面信息下的测量误差,得出完整表征元件表面功率谱密度函数的方法。推导出光学散射Beckmann-Kirchoff理论、Harvey-Shack理论和Rayleigh-Rice理论公式,分析入射光波长、表面自相关长度(Autocorrelation Length)和入射角分别对一维、二维散射情况的影响。通过散射测量实验验证散射理论推导结果的正确性,确定适用于激光陀螺反射镜基片的散射模型。分析激光陀螺运行原理,推导引入反射镜背向散射后激光陀螺运行基本公式。结合散射模型编写光学表面分析代码(Optical Surface Analysis Code,OSAC),设计用户界面,简化人机交互。利用光学表面分析代码分析激光陀螺形状、边长、波长以及激光陀螺反射镜形貌对闭锁阈值的影响。同时确定了适用于激光陀螺反射镜基片的光学元件表面质量评价方法。利用背向散射系数值作为评价方法进行表面抛光正交实验,实验材料选用激光陀螺反射镜基片材料,熔石英和微晶玻璃。分别分析抛光盘转速、抛光压力及抛光液浓度对光学元件表面的影响,对抛光工艺参数进行优化,在优化参数下对熔石英和微晶玻璃进行抛光,得到最优(激光闭锁阈值最小)的加工表面。