رزومه


EN
محمود نیکوفرد

محمود نیکوفرد

دانشیار

عضو هیئت علمی تمام وقت

دانشکده: دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر

گروه: مهندسی برق - الکترونیک

مقطع تحصیلی: دکترای تخصصی

رزومه
EN
محمود نیکوفرد

دانشیار محمود نیکوفرد

عضو هیئت علمی تمام وقت
دانشکده: دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر - گروه: مهندسی برق - الکترونیک مقطع تحصیلی: دکترای تخصصی |

Modeling of optical modulator based on silicon by using germanium antimony telluride (GST) nanolayer in elliptical cylindrical waveguide structure

نویسندگانسنور عبدالقادری,محمود نیکوفرد
نشریهoptical and quantum electronics
ضریب تاثیر (IF)ثبت نشده
نوع مقالهFull Paper
تاریخ انتشار2026-05-26
رتبه نشریهعلمی - پژوهشی
نوع نشریهالکترونیکی
کشور محل چاپایران
نمایه نشریهJCR
کلید واژه هاSilicon photonics, Elliptical cylindrical modulator, GST, Nanophotonic

چکیده مقاله

This study introduces a high-performance silicon-based optical modulator that utilizes a germanium-antimony-telluride (GST) nanolayer within an elliptical cylindrical waveguide structure. By exploiting the phase-change dynamics of GST and engineered hybrid eHE_11 and oHE_11mode confinement, the device achieves an ultralow insertion loss of 0.15 dB, a remarkably high extinction ratio of 30.28 dB" " at a wavelength of 1550 nm for the fundamental eHE_11mode. The elliptical geometry enhances light-matter interaction through anisotropic mode confinement while improving thermal management, enabling a data bit rate of 13.33" Mb/s" via sub-200" ns" dual-voltage electrothermal actuation (4 V for crystallization, 10 V for amorphization). The switch maintains high energy efficiency, consuming E_"SET" =12.227" nJ" and E_"RESET" =5.015" nJ" calculated across the entire device volume. Multiphysics simulations validate the design: the tuned GST thickness (40±10" nm" ) balances the switching speed and optical contrast, while gold electrodes enable localized Joule heating with minimal optical loss (0.1" dB/µm" ). These advancements position the proposed modulator as a promising candidate for high-speed optical interconnects and programmable photonic circuits, addressing the critical demands for low-loss, high-contrast, and robust integrated photonics.