Switchable Multi-wavelength Coaxial Optics for Active Protection Systems

전환형 정렬 구조 기반 능동방어 시스템용 다중 파장 동축 광학계의 설계 및 구현

This paper proposes a structural optical alignment system for precisely aligning multi-wavelength lasers onto a single optical axis in active defense applications. The system not only enables precise alignment among multiple wavelengths, but also allows verification of alignment status along the operational optical path by employing a switchable path separation structure. The alignment begins with a 785 nm reference laser positioned at the center of the short-wave infrared image, followed by fine adjustment using position-sensitive detectors placed at near-field and far-field positions. Each wavelength laser is then sequentially aligned to the defined optical axis using picomotor-controlled mirrors. Experimental results demonstrate that the inter-wavelength center deviation remains within 15 µrad. The picomotor-based fine-tuning mechanism also contributes to maintaining alignment stability during long-term operation. The proposed method meets both the high precision and operational efficiency required for optical targeting systems, making it suitable for multi-wavelength, non-lethal dazzling applications.

본 논문은 능동방어 시스템에서 다중 파장 레이저를 단일 광축에 정밀 정렬하기 위한 구조적 정렬 광학계를 제안한다. 본 시스템은 다중 파장간의 정렬을 정밀하게 수행할 수 있을 뿐 아니라, 분리형 정렬 경로 구조를 통해 실제 운용 경로상의 정렬 상태를 사전에 확인할 수 있도록 설계되었다. 정렬 기준은 785 nm 기준 레이저를 SWIR (short-wave infrared) 영상 중심에 정렬한 후, 근거리장/원거리장 위치에 배치된 PSD(position-sensitive detector)를 이용하여 기준 축을 정밀하게 설정한다. 이후 각 파장 레이저는 피코모터 기반 미러 조정을 통해 기준 축에 순차적으로 정렬된다. 실험 결과, 파장 간 중심 오차는 15 µrad 이내였으며, 피코모터 기반 미세 조정 장치가 장기 운용 시에도 정렬 안정성을 유지하는 데 효과적임을 확인하였다. 제안된 방식은 고정밀 조준형 광학 시스템에서 요구되는 정렬 정확도와 운용 효율성을 동시에 충족하며, 다중 파장 기반 비살상 무력화 시스템 등에 효과적으로 적용될 수 있다.