激光陀螺儀的原理是利用光程差來測量旋轉角速度（ Sagnac 效應）。在閉合光路中，由同壹光源發出的沿順時針方向和反時針方向傳輸的兩束光和光幹涉，利用檢測相位差或幹涉條紋的變化，就可以測出閉合光路旋轉角速度。激光陀螺儀的基本元件是環形激光器，環形激光器由三角形或正方形的石英制成的閉合光路組成，內有壹個或幾個裝有混合氣體（氦氖氣體）的管子，兩個不透明的反射鏡和壹個半透明鏡。用高頻電源或直流電源激發混合氣體，產生單色激光。為維持回路諧振，回路的周長應為光波波長的整數倍。用半透明鏡將激光導出回路，經反射鏡使兩束相反傳輸的激光幹涉，通過光電探測器和電路輸入與輸出角度成比例的數字信號。
光纖陀螺的工作原理是基於薩格納克(Sagnac)效應。薩納克效應是相對慣性空間轉動的閉環光路中所傳播光的壹種普遍的相關效應，即在同壹閉合光路中從同壹光源發出的兩束特征相等的光，以相反的方向進行傳播，最後匯合到同壹探測點。
若繞垂直於閉合光路所在平面的軸線，相對慣性空間存在著轉動角速度，則正、反方向傳播的光束走過的光程不同，就產生光程差，其光程差與旋轉的角速度成正比。因而只要知道了光程差及與之相應的相位差的信息，即可得到旋轉角速度。
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