物理與光電工程學院（理工學院）丁偉/汪瀅瑩團隊在高精度空芯光纖陀螺研究中取得重大突破
暨南大學融媒體中心訊 近日，暨南大學物理與光電工程學院（理工學院）丁偉研究員、汪瀅瑩研究員團隊與中國船舶集團第七〇七研究所趙小明研究員、羅巍研究員、李茂春研究員團隊展開深度合作，在高精度空芯光纖陀螺（Air-core FOG）領域取得重大進展。研究團隊成功研制出全球首個導航級精度空芯光纖陀螺，其零偏不穩定性達到0.0017°/h，較現有記錄降低了近30倍，樣機連續穩定運行超185小時。相關成果以“Navigation-grade interferometric air-core antiresonant fibre optic gyroscope with enhanced thermal stability”為題發表于頂尖期刊Nature Communications。暨南大學為第二完成單位，孫一之講師、高壽飛副研究員與七〇七所李茂春研究員為論文共同第一作者，丁偉研究員與第七〇七研究所趙小明研究員為共同通訊作者。
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慣性導航（Inertial Navigation）技術通過使用慣性傳感器（加速度計與陀螺儀）來測量運動體的加速度與角速度，進而可推算出位置、速度和姿態等狀態信息。該技術不依賴于衛星等外部參考信號，被譽為軍民領域的“工業明珠”技術。角速度傳感器是整個慣性導航系統的關鍵部件。
光纖陀螺儀（FOG）憑借全固態、啟動快、不受加速度影響、動態范圍大、結構緊湊、輸出數字化等優勢，成為最具前景的角速度傳感器，能夠滿足從消費級、戰術級、導航級到戰略級的全精度需求。其中，干涉型光纖陀螺儀（IFOG）是目前最成功的商用光纖傳感器，預計到2033年全球市場規模將突破36億美元。然而受制于較高的技術門檻，該市場主要由美國、法國、中國、以色列、日本和德國等少數國家主導[1,2]。
盡管IFOG技術已取得顯著進步，但傳統實芯光纖由于材料（二氧化硅玻璃）對溫度、磁場、強光和輻射等環境因素的敏感性，系統需依賴復雜的防護與補償機制，導致成本高、能耗大。因此，自1970年代以來，研究者們不斷尋求環境適應性更強的替代技術，主要形成了諧振式光纖陀螺（RFOG）與空芯光纖陀螺（Air-core FOG）兩條路線。然而，這兩種方案均面臨重大工程技術挑戰，尚未從根本上解決IFOG自1970年代以來面臨的問題。
自2006年起，空芯光纖FOG成為研究熱點。盡管空氣纖芯具有優異的環境適應性，但由于早期空芯光纖存在模式雜散、背向散射、偏振串擾等問題，長期限制了其高精度測量性能。
空芯光纖陀螺概念的提出僅比空芯光纖通信（2005年）晚一年。如今，空芯光纖通信（Air-core Telecom）已進入規模應用階段，而空芯光纖FOG實用化進程仍然滯后。
研究團隊在我國空芯光纖通信發展過程中做出過多項關鍵貢獻[3-5]，見證了空芯光纖通信技術從實驗室走向應用的完整過程。團隊成員敏銳地意識到，空芯FOG正處于從技術驗證邁向實際應用的關鍵階段。此次研究通過一系列創新，實現了兩大技術跨越：1.精度突破：首次將空芯FOG提升至導航級精度（0.001°/h量級）；2.環境穩定性：溫度靈敏度較實芯FOG降低了一個數量級；
空芯光纖IFOG的基本結構與實驗數據
這一里程碑式成果標志著我國在空芯光纖陀螺技術領域實現了從理論創新到工程應用研究的完整跨越，為全球慣性導航技術發展鐫刻下鮮明的中國印記。
論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-58381-6
責編：常凱麗