1982年至1986年，在西北电讯工程学院（现西安电子科技大学）技术物理系学习，获得工学学士学位。
1986年至1993年，在华中理工大学（现华中科技大学）光电子工程系学习，先后获得光学专业理学硕士、物理电子学与光电子学专业工学博士学位。
1993年至1999年，在华中科技大学光电子工程系工作，先后担任讲师、副教授、教授。
1995年至1997年，在美国宾夕法尼亚大学医学院生物化学与生物物理学系担任博士后副研究员。
1997年02月，创建生物医学光子学研究中心。
1999年01月至2004年03月，兼任华中科技大学生物医学工程系主任。
1999年01月至2007年09月，担任华中科技大学生命科学与技术学院副院长、院长。
2000年08月，担任生物医学光子学教育部重点实验室主任。
2006年01月，当选华中科技大学党委委员。
2007年03月，担任武汉光电国家实验室（筹）常务副主任。
2007年08月，担任华中科技大学副校长。
2007年，当选国际光学工程学会会士。
2007年07月至2012年06月，兼任华中科技大学光电子科学与工程学院院长。
2011年05月，出任华中科技大学党委常委、副校长。
2011年，受聘为国家重大科学研究计划“活体蛋白质功能的光学分子成像新技术新方法研究”项目首席科学家。
2012年，当选国际工程技术学会会士。
2016年06月20日，入选第二批国家万人计划科技创新领军人才。
2017年11月，武汉光电国家研究中心被科学技术部批准组建之后，担任中心主任。
2018年09月15日，被任命为海南大学校长、党委常委、副书记。
2018年10月09日，被免去中共华中科技大学委员会常委、委员职务。
2019年11月，当选为中国科学院院士。
2022年04月，当选中国共产党海南省第八届委员会委员。
2022年08月，担任海南大学纪检监察学院建设领导小组组长。
2023年01月16日，当选海南省政协副主席。
2001年，荣获“中国青年科技奖”。
2010年，项目《生物功能的飞秒激光光学成像机理研究》荣获“国家自然科学奖二等奖”。
2014年，项目《单细胞分辨的全脑显微光学切片断层成像技术与仪器》荣获“国家技术发明二等奖”。
2019年，荣获“全国优秀教育工作者”、“全国优秀科技工作者”、“湖北省突出贡献中青年专家”、“湖北省青年五四奖章”等荣誉。
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