随着传统近红外通信波段（如O至L波段）的传输容量日趋饱和，将光通信窗口拓展至2微米波段已成为未来高速光通信网络中极具前景的研究方向，其有望带来可用带宽的量级式提升。然而，目前适用于该波段的高速光电子器件受材料体系成熟度不足、能带匹配困难及器件工艺尚不完善等因素制约，在高频响应与调制效率等关键性能上仍显著落后于传统波段的商用器件，这成为其走向实际应用的主要技术瓶颈。

针对上述挑战，中国科学院半导体研究所光电子材料与器件全国重点实验室成步文研究员团队长期聚焦硅基锗锡高速探测器的研发，通过系统优化锗锡材料的外延生长工艺、器件结构设计与制备流程，成功攻克了在硅基衬底上外延高质量锗锡薄膜过程中面临的锡分凝与晶格失配两大关键难题，最终研制出面向2微米波段的高速锗锡探测器。利用华中科技大学研制的超宽谱薄膜铌酸锂调制器，该团队与华中科技大学、复旦大学团队合作，实现了覆盖O波段至2微米波段的超宽带光通信系统演示。在PAM4调制下，该系统在O-U全波段内实现了单波长速率超过240 Gbps的通信，并在2微米波段创下了170 Gbps的单波长速率纪录。这一成果有望为下一代数据中心与高性能计算设施持续增长的带宽需求提供关键支撑。

相关成果以“Ultra-broadband near- to mid-infrared electro-optic modulator on thin-film lithium niobate”为题，发表于《自然-通讯》（Nature Communications）。中国科学院半导体研究所郑军副研究员、复旦大学张俊文教授以及华中科技大学沈力副教授、曾成教授为共同通讯作者。

该研究获得国家自然科学基金、国家重点研发计划及湖北省光学基础研究中心开放项目等资助。

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https://doi.org/10.1038/s41467-025-67902-2