暨南大学融媒体中心讯 近日，暨南大学物理与光电工程学院（理工学院）丁伟研究员、汪滢莹研究员团队与中国船舶集团第七〇七研究所赵小明研究员、罗巍研究员、李茂春研究员团队展开深度合作，在高精度空芯光纤陀螺（Air-core FOG）领域取得重大进展。研究团队成功研制出全球首个导航级精度空芯光纤陀螺，其零偏不稳定性达到0.0017°/h，较现有记录降低了近30倍，样机连续稳定运行超185小时。相关成果以“Navigation-grade interferometric air-core antiresonant fibre optic gyroscope with enhanced thermal stability”为题发表于顶尖期刊Nature Communications。暨南大学为第二完成单位，孙一之讲师、高寿飞副研究员与七〇七所李茂春研究员为论文共同第一作者，丁伟研究员与第七〇七研究所赵小明研究员为共同通讯作者。
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惯性导航（Inertial Navigation）技术通过使用惯性传感器（加速度计与陀螺仪）来测量运动体的加速度与角速度，进而可推算出位置、速度和姿态等状态信息。该技术不依赖于卫星等外部参考信号，被誉为军民领域的“工业明珠”技术。角速度传感器是整个惯性导航系统的关键部件。
光纤陀螺仪（FOG）凭借全固态、启动快、不受加速度影响、动态范围大、结构紧凑、输出数字化等优势，成为最具前景的角速度传感器，能够满足从消费级、战术级、导航级到战略级的全精度需求。其中，干涉型光纤陀螺仪（IFOG）是目前最成功的商用光纤传感器，预计到2033年全球市场规模将突破36亿美元。然而受制于较高的技术门槛，该市场主要由美国、法国、中国、以色列、日本和德国等少数国家主导[1,2]。
尽管IFOG技术已取得显著进步，但传统实芯光纤由于材料（二氧化硅玻璃）对温度、磁场、强光和辐射等环境因素的敏感性，系统需依赖复杂的防护与补偿机制，导致成本高、能耗大。因此，自1970年代以来，研究者们不断寻求环境适应性更强的替代技术，主要形成了谐振式光纤陀螺（RFOG）与空芯光纤陀螺（Air-core FOG）两条路线。然而，这两种方案均面临重大工程技术挑战，尚未从根本上解决IFOG自1970年代以来面临的问题。
自2006年起，空芯光纤FOG成为研究热点。尽管空气纤芯具有优异的环境适应性，但由于早期空芯光纤存在模式杂散、背向散射、偏振串扰等问题，长期限制了其高精度测量性能。
空芯光纤陀螺概念的提出仅比空芯光纤通信（2005年）晚一年。如今，空芯光纤通信（Air-core Telecom）已进入规模应用阶段，而空芯光纤FOG实用化进程仍然滞后。
研究团队在我国空芯光纤通信发展过程中做出过多项关键贡献[3-5]，见证了空芯光纤通信技术从实验室走向应用的完整过程。团队成员敏锐地意识到，空芯FOG正处于从技术验证迈向实际应用的关键阶段。此次研究通过一系列创新，实现了两大技术跨越：1.精度突破：首次将空芯FOG提升至导航级精度（0.001°/h量级）；2.环境稳定性：温度灵敏度较实芯FOG降低了一个数量级；
空芯光纤IFOG的基本结构与实验数据
这一里程碑式成果标志着我国在空芯光纤陀螺技术领域实现了从理论创新到工程应用研究的完整跨越，为全球惯性导航技术发展镌刻下鲜明的中国印记。
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-58381-6
责编：常凯丽