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Pixel scaling in infrared focal plane arrays

机译：红外焦平面阵列中的像素缩放

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摘要

We discuss effects that arise in pixels of IR focal plane arrays (FPAs) when pixel size scales down to approach the wavelength of the incident radiation. To study these effects, we perform first-principles electromagnetic simulations of pixel structures based on a mercury-cadmium-telluride photoconductor for use in FPAs. Specifically, we calculate the pixel quantum efficiency and crosstalk as pixel size scales from 16 μm, which is in the range of current detectors, down to 0.75 μm, corresponding to subwavelength detectors. Our numerical results indicate the possibility of wavelength-size (～4 μm) and even subwavelength-size (～1 μm) pixels for IR FPAs. In addition, we explore opportunities that emerge for controlling light with subwavelength structures inside FPA pixels. As an illustration, we find that the low-pass filtering effect of a metal film aperture can exemplify the impact and the possible role that wavelength-scale optics plays in very small pixels.
机译：我们讨论当像素尺寸缩小以接近入射辐射的波长时，在IR焦平面阵列（FPA）像素中产生的影响。为了研究这些影响，我们基于FPA中使用的汞-碲化镉光电导体对像素结构进行了第一性原理电磁模拟。具体来说，当像素尺寸从16μm（在电流检测器范围内，低至0.75μm，对应于亚波长检测器）缩放时，我们计算像素量子效率和串扰。我们的数值结果表明，IR FPA可能具有波长大小（〜4μm）甚至亚波长大小（〜1μm）像素。此外，我们探索了在FPA像素内部利用亚波长结构控制光的机会。作为说明，我们发现金属膜孔径的低通滤波效果可以例证波长尺度光学器件在非常小的像素中的影响和可能的作用。

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