双偏振光纤陀螺仪（Fiber Optic Gyroscope，FOG）是一种利用光纤的Sagnac效应来检测角速度的惯性传感器。它们因其高精度和稳定性而被广泛应用于国防、航天、海洋探测、导航以及机器人等众多领域。光纤陀螺仪的稳定性是其最重要的性能指标之一，也是研究者们不断追求改进的关键点。
在光纤陀螺仪的配置中，传统的“最小配置”通常采用单一偏振光，以保证在Sagnac干涉仪中实现互惠性，这在短时间和长时间尺度上实现高稳定的光纤陀螺仪中都是一个关键因素。然而，这种方法在闭环配置中可能会产生死区问题。为了解决这些问题，研究人员提出了“双偏振配置”这一替代方案。双偏振光纤陀螺仪采用两束正交偏振光，可以有效地利用光波的两种偏振态，并通过这些偏振态之间的交叉耦合来提高陀螺仪的性能。
在研究中，提出了一种四态调制方案，以提高双偏振光纤陀螺仪在开环配置下的稳定性。四态调制方案能够克服闭环配置中出现的死区问题，并且获得比传统正弦波调制更好的信噪比（Signal-to-Noise Ratio，SNR）。通过理论分析和实验验证，四态调制准确地提取出旋转速率，即使在交叉耦合强度随时间变化的情况下。该方法已经取得了改进的角度随机游走（Angular Random Walk，ARW）和手偏稳定性（Bias Instability，BI）为3.5×10^-4°/√h和2.2×10^-4°/√h的效果，从而验证了所提出方法的有效性。
开环配置和闭环配置是光纤陀螺仪的两种基本工作模式。闭环配置通过反馈控制来维持光路中的相位差为零，以消除非线性误差和提高量程，但会产生死区和稳定性问题。开环配置不需要反馈控制，因而避免了死区问题，但需要通过其他方法提高信噪比以提升稳定性。
四态调制方案相比于传统的正弦波调制，在开环配置下的光纤陀螺仪中展现了更好的性能。该方案特别强调了在双偏振光纤陀螺仪中由于两种正交偏振光波的相互作用，即交叉耦合效应，所导致的旋转速率解算的准确性问题。在采用正弦波调制时，由于交叉耦合效应的存在，使得在特定条件下无法严格地解算出旋转速率。通过四态调制，可以准确提取出旋转速率，即便是在交叉耦合强度发生变化时也依旧可行。
在实际应用中，光纤陀螺仪的性能评价指标除了角度随机游走ARW和手偏稳定性BI以外，还包括标度因子误差、非线性误差、零偏稳定性等。ARW和BI是反映光纤陀螺仪短期稳定性和长期稳定性的两个重要指标，其数值越小，意味着陀螺仪输出的随机噪声和偏置漂移越小，稳定性越高。
当前，针对双偏振光纤陀螺仪的研究不仅仅局限于提高其稳定性，还涉及到如何通过优化偏振控制技术、光源、传感光纤等组件来进一步提升其测量精度和环境适应能力。此外，对于极端环境下的稳定性和可靠性研究也是一个重要方向，例如，在极端温度、湿度或振动的条件下，如何保证双偏振光纤陀螺仪能够提供准确可靠的测量结果。
在对光纤陀螺仪的研究中，学术界和工业界正致力于发展新的技术与方法，以期达到更高的性能标准。例如，采用新型的光学材料、改进的光学调制技术、先进的信号处理算法以及更优化的系统集成方案等，以满足日益增长的对高精度、高稳定性的惯性传感器的需求。随着技术的不断进步，我们有理由相信，未来的光纤陀螺仪将在性能上有更大提升，从而在更多领域得到更广泛的应用。
