중요 방위 응용 분야가 레이저에 의존하는 이유
레이저, 이미징 시스템 및 기타 포토닉 기술은 군대를 보호하고, 정보를 수집하며, 보안 통신을 지원하기 위해 다양한 방식으로 배치됩니다.
2022년 5월 25일, Coherent
역사를 통틀어, 거친 아이디어로 시작된 기술적 발전은 실용적 응용 분야를 찾아 이를 개발한 사람들에게 혜택을 선사했습니다. 방위용 레이저는 1980년대 레이건 대통령의 전략 방위 이니셔티브(SDI)라는 말로 대중이 인식하기 시작했습니다. 조지 루카스의 영화를 기념하여 “스타워즈 프로그램”이라고 불렀습니다. 이 이니셔티브에서는 날아오는 핵 미사일을 무력화하기에 충분히 강한 레이저로 무장한 위성 네트워크를 제안했습니다. 궁극적으로 SDI는 구체화되지 않았습니다. 하지만 그 사이에 레이저는 공상과학 판타지에서 현실로 나와 많은 통신 및 군사 방어 시스템의 핵심 구성 요소가 되었습니다.
중요 통신 보안
“지휘, 통제 및 통신”(C3)은 장교가 군대를 지휘하는 전체 과정을 나타내는 군사 용어입니다. 이는 개인 집단을 응집력 있는 전투 부대로 탈바꿈시킵니다. 시기적절한 통신은 군사적 성공에 필요한 상황 인식에 필수적입니다. 이러한 통신은 보안이 중요합니다. 즉, 적이 쉽게 가로챌 수 없어야 합니다.
특히 위성-지상 및 위성-위성(SATCOM) 응용 분야의 경우, 레이저 기반 통신은 기존의 전파 무선 방식보다 여러 가지 장점을 제공합니다. 여기에는 다음이 포함됩니다.
- 보다 나은 보안: 레이저 통신은 출처로부터 모든 방향으로 송신되는 경향이 있는 무선 방송과 달리 지향성이 강한 빔에 정보를 전달합니다. 즉, 빔의 경로에 직접 들어가지 않는 한 레이저 전송을 가로챌 수 없습니다.
- 더 높은 신뢰성: 타이트한 레이저 빔은 신호를 “재밍”하는 것을 훨씬 어렵게 만듭니다. 즉, 의도한 수신자에게 도달하지 못하도록 간섭하기 어렵습니다.
- 더 많은 용량: 레이저 기반 통신은 기존의 무선 주파수 방송보다 더 높은 대역폭을 제공합니다. 즉, 더 많은 정보를 더 빠르게 전달할 수 있다는 의미이며, 지휘관들이 종종 이미지와 비디오 형태로 더 많은 양의 정보를 더 빠르게 수집하려고 함에 따라 이 능력이 점점 더 중요해지고 있습니다.
물론, 우주에서 운영하려면 고유한 과제들을 안고 있습니다. 우선 신뢰성이 중요합니다. 오작동 장비를 수리하기 위한 “서비스 콜”을 할 기회가 거의 없기 때문입니다. 또한 우주에서의 운영은 지상 기반 시스템에서는 경험하지 못하는 극한의 온도와 방사선에 장비를 노출시켜 시스템의 수명에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다. Coherent가 시스템 수명을 해결한 한 가지 방법은 SATCOM 용도를 위한 방사선 내성 광섬유를 개발하는 것입니다.
정밀한 정확도 제공
군은 다양한 조명 응용 분야에서 광원으로서 레이저를 사용합니다. 레이저 지시는 조준 시 바람이나 지구의 곡률에 대한 조정을 사실상 없애서 보다 정밀한 결과를 얻을 수 있습니다. 레이저 지시는 정확도를 크게 향상시켜 특히 군대의 안전에 중요합니다. 레이저는 또한 전투 훈련에서 군인에게 사람이나 군사 자산에 피해를 주지 않고 조준의 정확성과 치명성에 대한 즉각적인 피드백을 제공하는 데 사용됩니다.
Coherent 구성 요소는 표적 지정 및 거리 측정 시스템에서 광범위하게 사용됩니다. 당사는 펌프 다이오드, 레이저 크리스털, 레이저 광학 및 기타 구성 요소를 제공합니다. Coherent는 또한 구성 요소의 이러한 시스템을 보호하기 위해 대형 사파이어 창을 제조합니다. 이는 환경 안정성 및 손상 저항성에 대한 MIL-STD-810G 표준을 만족합니다.
이미징으로 안전을 확장합니다
군사 작전의 맥락에서 이미징은 다양한 기술을 포함하고 있습니다. 나이트 비전은 사람들에게 가장 친숙한 것입니다. 그러나 최근에는 LIDAR와 같은 다양한 원격 감지 도구가 여러 가지 방식으로 배치되고 있습니다. LIDAR의 장점은 기존 레이더보다 훨씬 더 높은 공간 해상도 정보를 제공하는 것입니다. 그리고 여전히 구름과 연기를 통과할 수 있습니다.
LIDAR 시스템은 항공기, 무인 드론, 지상 차량 또는 위성에도 장착할 수 있습니다. 정확한 실시간 지형 지도를 생성하고, 심지어 적의 정확한 위치와 병력을 나타낼 수도 있습니다. LIDAR는 또한 자율 주행 차량이 야간이나 열악한 주행 조건에서 탐색하고 충돌을 방지하는 데 사용할 수 있습니다. Coherent는 능동 및 수동 광섬유와 테이퍼형 다이오드 레이저 증폭기를 포함한 다양한 구성 요소를 이용해 LIDAR 시스템을 지원하여 정밀한 파장 요구 사항을 충족합니다.
가시광선이나 적외선에서 작동하는 기존 망원 이미징 시스템도 오랫동안 방위 시스템의 필수 요소였습니다. 이러한 시스템은 감시 위성부터 조종사가 탐색하고 표적을 지정하는 데 도움이 되는 항공기 장착 이미저에 이르기까지 다양합니다.
이 분야에서 가장 중요한 혁신은 공중 및 우주에서 사용하기 위한 새로운 세대의 고성능, 경량, 대구경 이미징 시스템입니다. Coherent TIOS는 유리와 금속 모두로 미터급 자유형 광학을 제작하기 위한 혁신적인 역량을 개발하여 이러한 종류의 이미징 시스템을 발전시키는 데 선도적 역할을 맡고 있습니다.
Coherent는 이제 대형의 완전 알루미늄(및 기타 금속) 이미징 어셈블리를 생산할 수 있는 광범위한 역량을 갖추고 있습니다. 이는 고정밀 자유형 광학 표면과 장착 구조를 통합하는 단일 구성품입니다. 별도의 장착 부품을 없애 무게를 줄입니다. 또한 열 팽창 매칭 문제를 줄이고 기계적 충격 및 진동에 대한 내성을 개선하여 이미저를 더욱 견고하게 만듭니다.
에너지를 활용하기
마침내 고에너지 레이저(HEL) 시스템이 현실에 가까워지고 있습니다. 하지만 이는 한 세대 전에 구상된 거대한 우주 시스템은 아닙니다. 오히려 일반적으로 무인 항공 시스템(C-UAS)에 대응하기 위해 지상 차량이나 해상 선박에 장착하도록 고안된 더 작은 시스템입니다.
이러한 유형의 HEL 시스템의 한 가지 용도는 UAS 무리를 신속하게 무력화하는 것입니다. 이러한 무리는 방어 시스템을 압도하기 위해 보내진 작고 저렴한 무장 공중 드론 그룹입니다. 고에너지 레이저 시스템은 광속의 표적 획득과 결합되어 조준, 신속한 발사, 거의 즉시 재장전이 가능하므로 이러한 시스템을 이 작업에 특별히 적합하게 만들고, “비대칭 전쟁” 시대에 점점 더 중요한 레이저 기술로 자리 잡고 있습니다.
Coherent는 레이저, 단일 발광 다이오드, 레이저 크리스탈, 광섬유, 절연체/회전기 및 고에너지 레이저 시스템에 사용하기 위한 경량 빔 디렉터 광학 장치를 포함하여 HEL에서 사용하기 위한 다양한 구성 요소를 제공합니다.
레이저와 포토닉스가 우리 군대를 어떻게 보호하고 지휘관을 지원하여 우리가 좀 더 편안하게 잠들 수 있는지 알아보십시오.
