1991年至1993年在日本东京工业大学荒井研究室留学期间，从事了应变量子阱激光器及放大器增益特性的研究。首次在理论上提出拉伸应变量子阱具有高微分增益和窄线宽的新论点；采用单层拉伸变量子阱有源区结构, 成功研制出低阈值(217A/cm2)的FP腔激光器和楔形波导大功率（单模输出20.4dBm）光放大器；获得优秀博士论文奖。

1994年加入NEC光-无线器件研究所任特聘研究员，从事用于光纤通信领域的1.3及1.5微米DFB激光器的研究开发工作。提出DFB激光器“反射镜损耗反馈效应”的概念，为提高DFB激光器的性能提供了新的理论依据；发明“八分之一波长位移分布反馈”的新结构，在世界上首次实现了-20dB反射光注入状态下的无光隔离138公里传输；研究开发出独创的无温控抗反射PC-DFB激光器, 实现了从摄氏-40度到+85度的温度范围内无光隔离45公里传输；成功地研制出适合工作在高温环境下的FP腔激光器，实现了摄氏85度高温环境下无致冷工作时5mA的低阈值及输出功率5mW时仅20mA的低工作电流，是当时世界上报道的同类器件中最好的实验结果。于1997年获得NEC一等研究功绩奖，2003年获得NEC二等研究功绩奖。

2003年入选清华大学百人计划，任电子工程系教授，致力于纳结构光电子学领域的研究，承担过国家自然科学基金重点项目、973项目以及多项国际合作项目，带领课题组在光子晶体、表面等离子激元、硅基波导的研究中取得创新突破，研制出自由电子辐射、片上光谱相机、可预报单光子源、轨道角动量辐射等国际领先的集成光电子芯片；发表论文300余篇，引用数千次，申请专利182项（国际专利56项）； 创建的跨材料体系光电子芯片工艺平台，已为500余个科研团队和企业提供光电子芯片的加工制备，推动解决光电子芯片微纳加工的“卡脖子”难题；同时积极推动科研成果的产业化，是光电子芯片企业华慧芯、与光科技、光函数科技的创始人。