原理

环形激光器是激光在技术上应用的一个例子，它是利用传播方向相反的两束相干光来测量转动的一种装置，是在1963年发展起来的，它和萨尼亚克(Sagnac)实验相类似。

在环形激光器的工作中，采用了光学外差方法。激光器的两束输出光束被一起反射到一个光电接收器中。光电接收器输出的是一个拍频信号，其频率等于频差。同样，拍频的频率也正比于转动的角频率。

在环形激光器中，通常使用最简单的三角形谐振腔，在它的三个角上放置两个反射镜和一个半透镜，后者用于引出环路中的部分能量，以便测知其振荡的频率。除此之外，在实际的谐振腔中，由于反射和其它原因会发生能量损失。因此，为了保持振荡，在实际的谐振腔中应该填充活性介质，它能把电能转换为电磁振荡，并保证射线是高纯度的单色光和具有相干性。气体激光器能完全满足这些要求。

稳定工作条件

环形激光器是由三面或三面以上的反射镜构成的环形行波谐振腔和置于腔内的激光增益介质组成的一种激光器。反射镜的几何位置保证行波模在环形腔内能自洽运行，其反射率提供行波振荡所需的正反馈。激光增益介质提供受激跃迁以维持腔内的行波振荡光场。

因为激光陀螺的激光增益介质的小信号增益系数相当小，而且有效增益长度较短，因此只有用稳定谐振腔型(简称稳定腔)方能稳定运转。激光陀螺标度因数的稳定需采用主动稳频方法稳定谐振腔光程长。为此，通常也必须采用稳定腔。所谓稳定腔系指能确保一个以上模式的光线在该腔内经过无数次周而复始的运行后也不偏离腔体轴线而横向逸出的光学谐振腔。

与求普通两镜直腔(即常说的珐-珀型谐振腔)的稳定条件类似，环形谐振腔的稳定条件可以应用谐振腔理论中环形腔内旁轴光线运行一周的环绕矩阵(相当于两镜腔的往返矩阵)求得。具体推导分析方法可参阅这方面的专著，这里仅给出几种常用环形谐振腔的稳定工作条件。

应用

环形激光器可以用于旋转运动参数的测量，这是因为行波在旋转坐标系中通过环路的时间和在相对于惯性空间恒定的坐标系中通过相同路程所用的时间不同。只有在相对论基础上才能对此现象作出严格的数学描述。但是，可以由经典理论概念得到满意的一次近似结果。

组成

环形激光器包括激光陀螺、环形激光流量计和四频环形激光器。激光陀螺和环形激光流量计为双频环形激光，主要是利用在环路中顺时针和逆时针行进的光的光程不同得到激光频率分裂；而四频环形激光器则主要由旋光性和磁光效应造成激光频率分裂，且其输出是左旋圆偏振光和右旋圆偏振光，属于正交偏振光。由于四频环形激光出现之前先有了双频环形激光，前者是在后者的基础上发展起来的，且二者都基于激光频率分裂效应。

双频环形激光

双频环形激光的一项应用是作为陀螺使用，即激光陀螺。它已广泛用于飞机、舰艇和导弹的导航及姿态控制中。其主要构成有一个由三面反射镜组成的一个光的旋转振荡环路，光在其中可以顺时针，也可以逆时针行进并形成振荡。

四频环形激光

在发展双频环形激光的过程中，一种正交圆偏振激光——四频环形激光也获得了发展，其目的是克服三镜双频环形激光的“闭锁”效应：环形腔转动速度小于一定值时，激光器没有频差输出。从结构上来说，四频环形激光比两频环形激光要复杂得多。双频环形激光只用三个反射镜组成一个闭合环路，除了He Ne放电管外，环形腔内不必置入任何光学元件；而四频环形激光则必须由四个反射镜组成一个闭合矩形或“8”字形环路，且除了He Ne放电管外，还必须放入两个光学元件，一个是偏振面旋转器(polarization rotators，义称旋光器)，还有一个是基于磁光效应的法拉第室(Faraday cells)。四频环形激光用四镜或偶数面反射镜组成环路，而且四频都是圆偏振光。如果使用i镜环形腔，就不能看到四个频率一起工作。