长期从事信息光电子学与生物医学交叉学科——生物医学光子学新技术新方法研究，通过理论与技术的创新，在光学表征、光学检测和信息解析三个方面实现了突破，在光学分子成像和神经光学成像两个方向上做出了系统性、创新性贡献。他率领团队首次获得了亚微米体素分辨率的小鼠全脑高分辨图谱，成果发表于Science并入选中国科学十大进展，首次展示了鼠脑轴突的长距离追踪，为实现单神经元分辨水平的全脑三维可视化研究提供了重要研究手段。