定义
放置在成像系统焦平面中的光探测器阵列。
在光子学中，焦平面阵列（FPA）本质上是一个光探测器阵列，放置在成像系统（简单的透镜或物镜，可能是望远镜）的焦平面中。 实际上，谈论图像平面而不是焦平面会更准确，焦平面并不完全相同。
通常，焦平面阵列是一个矩形二维阵列，包含数千甚至数百万个探测器。 探测器可以是光电探测器（例如光电二极管或光电导探测器）或热探测器（例如微测辐射热计），通常每个探测器的尺寸在几微米到几十微米之间。 使用盖革模式雪崩光电二极管（SPAD）阵列可以实现极其灵敏和快速的检测，包括光子计数。
替代术语凝视阵列来自这样一个事实，即结合成像光学器件，FPA仅接收来自某些方向范围的辐射。
术语焦平面阵列在射电天文学中也被称为接收器阵列，这些接收器阵列可以是不同类型的。
关键属性
分辨率
分辨率 1 通常表示两个方向上的探测器像素数——例如，1024 × 1024、3072 × 2048 或 4096 × 4096 像素。 这限制了可实现的图像分辨率，前提是成像光学器件的质量足够好。
读出电子元件
除了探测器本身，焦平面阵列还可以包含额外的读出和处理电子设备。 其中一些产生数字输出信号，而另一些则具有模拟输出。 例如，CCD芯片按顺序提供对应于不同像素的模拟电压，而CMOS芯片则对信号进行数字化处理。
光谱响应
光谱响应由所使用的探测器技术决定。 FPGA可用于非常不同的光谱区域，不仅包括可见光，红外光和紫外线，还包括X射线。
硅基FPA对可见光和短波长近红外光敏感，但对长波长不敏感 - 除了肖特基势垒探测器，然而其量子效率相当低。 然而，也有焦平面阵列包含波长为几微米的红外探测器。 例如，它们可以基于碲化镉汞（MCT，HgxCd1−xTe ），砷化铟镓（InGaAs），锑化铟（InSb），PtSi（肖特基势垒探测器），QWIP（量子阱红外光电探测器）或微测辐射热计。
还有双波段甚至多色红外焦平面阵列，例如可以独立测量中波和长波红外辐射的强度。 例如，这对于某些军事应用至关重要。
单片与混合 FPA
一个区别是单片和混合焦平面阵列架构。 最简单的制造方法可生产单片FPA，例如全部基于硅技术。 该技术在很大程度上受益于DRAM内存等相关技术的进步。 然而，硅技术通常会将光谱灵敏度限制在可见光和近红外范围内。 因此，人们也使用混合器件，例如通过倒装芯片键合两种不同晶圆进行组装：光敏部件，例如基于III-V族半导体，以及基于硅的电子部件。
动态范围
对于模拟FPA，动态范围由最大输出信号和本底噪声决定。 对于数字FPA，每像素的位数反映了动态范围。 例如，10 位允许 210= 1024 个不同的输出值，对应于 ≈30 dB 动态范围，假设最低位不会因检波器噪声而提供随机值。
时间积分
许多FPA在一定的曝光时间内积分其输入信号，例如通过收集电荷。 人们有时可能会使用相当长的曝光时间进行灵敏检测。
响应的均匀性
对于硅基传感器来说，响应的均匀性通常相当好，而对于大多数红外FPA来说，像素之间存在实质性差异。 因此，可能需要减去与像素相关的偏移值，并校正像素的不同灵敏度。 这通常是通过芯片外部的软件完成的。 为了进行精确的测量，可能必须定期记录暗度，例如，这取决于温度。
焦平面阵列的应用
主要应用是各个领域的成像。 使用二维探测器阵列，可以直接获取二维图像，例如在闪存LIDAR设备中。 特别普遍的是硅基CCD和CMOS传感器，例如用于照相机和摄像机；它们几乎完全取代了以前使用的Vidicon管。 特别先进的焦平面成像阵列已被开发用于天文学应用，其中极限灵敏度至关重要。
有关更多详细信息，请参阅有关图像传感器的文章。
一些焦平面阵列用于光谱仪。 在这里，入射光在光谱上是分散的，使得每个探测器只在一个小的光谱区域内接收辐射。
另一个应用是波前传感器，例如沙克-哈特曼型。 在这里，在焦平面阵列之前放置一个微透镜阵列，每个透镜阵列在探测器平面上产生焦点。 该焦点的位置指示局部波前曲率。 例如，对于生成的波前图像的单个像素，需要几十个探测器像素。
