1986年本科毕业于中国科技大学少年班，近代物理系理论物理专业；1986年经由CUSPEA项目赴美国罗切斯特大学留学，1992年获博士学位；1992-1994年杜克大学博士后；1994-1995年在General Atomics公司任Senior Scientist；1996-2004年在NEC Research Institute（Princeton）任研究员（Research Scientist）、资深研究员（Senior Member of Technical Staff）兼部门主任（Department Head）；1997-1998年为JILA高级访问学者（Visiting Fellow，工作邀请人为2005 年诺贝尔物理奖获得者J. L. Hall）；2003-2008年任德国马普学会（Max-Planck Research Group）新成立的光学、信息、光电子学研究所所长（Director），组建该所，是马普迄今为止唯一的中国籍所长。

同时为德国纽伦堡-爱尔兰根大学物理学终身讲席教授 (C4)，兼工程学教授。2009年初辞去马普研究所所长职务，为该所资深会员（Max-Planck Fellow）；同时为美国光学学会（OSA）fellow。2008年受聘为清华大学物理系、精密仪器系教授（2010年起全职），组建中国计量科学研究院-清华大学精密测量联合实验室（JMI），并担任主任至今。2012年4月起至今受聘为中国计量科学研究院首席研究员；