焦平面阵列(Focal Plane Arrays)

更新时间:2023-11-10 09:57:57.000Z

分类: 光探测与表征

简称: FPA

定义: 放置在成像系统的焦平面中的光探测器阵列

焦平面阵列(Focal Plane Arrays) 详述

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目录

1. 诞生背景

焦平面阵列(Focal Plane Arrays,FPAs)是一种放置在成像系统的焦平面中的光探测器阵列。这种技术的诞生,主要是为了解决传统成像系统在面对大视场、高分辨率和高帧率的要求时,由于探测器面积限制而无法满足的问题。FPAs的出现,使得成像系统可以在一个焦平面上集成大量的探测器,从而实现大视场、高分辨率和高帧率的成像。

2. 相关理论或原理

焦平面阵列的工作原理主要基于光电效应,即光照射到物质表面时,会引发电子从束缚状态跃迁到自由状态,从而产生电流。在FPAs中,每个探测器都是一个独立的光电转换单元,可以将接收到的光信号转化为电信号。这些电信号经过读出电路读出,然后通过数字化处理,最终形成图像。

3. 重要参数指标

FPAs的主要性能参数包括探测器数量、像元尺寸、探测波段、量子效率、噪声等。其中,探测器数量和像元尺寸决定了FPAs的视场和分辨率;探测波段决定了FPAs的工作环境和应用领域;量子效率和噪声则决定了FPAs的图像质量。

4. 应用

FPAs广泛应用于天文观测、遥感、医学成像、军事侦察等领域。在天文观测中,FPAs可以用于大视场的深空观测;在遥感中,FPAs可以用于高分辨率的地面目标探测;在医学成像中,FPAs可以用于高精度的体内组织成像;在军事侦察中,FPAs可以用于远距离的目标探测和识别。

5. 分类

根据探测器的工作原理和材料,FPAs主要可以分为两大类:半导体探测器和量子探测器。半导体探测器主要包括硅基和化合物半导体探测器,量子探测器主要包括量子阱探测器和量子点探测器。

6. 未来发展趋势

随着科技的进步,FPAs的发展趋势主要表现为探测器数量的增加、像元尺寸的减小、探测波段的扩大、量子效率的提高和噪声的降低。此外,为了满足特殊应用的需求,FPAs还将朝着多光谱和超光谱、高速和高动态范围、低功耗和小型化等方向发展。

7. 相关产品及生产商

目前,市场上的FPAs产品主要由美国的Raytheon、FLIR Systems、L3Harris、英国的Leonardo、法国的Sofradir等公司生产。这些公司的产品主要应用于军事和航天领域,但也有部分产品应用于民用领域,如医学成像和工业检测。

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