2019/08 – 2024/04：圣路易斯华盛顿大学，电气工程，博士，导师：Prof. Lan Yang
2015/09 – 2019/06：BG视讯·(中国区)官方网站，物理学（伯苓班），学士

2026/09 – 至今：BG视讯·(中国区)官方网站，BG视讯·(中国区)官方网站，教授
2024/04 – 2026/09：圣路易斯华盛顿大学，博士后研究员，导师：Prof. Lan Yang
2018/10 – 2019/02：哈佛大学，访问学者，导师：Prof. Marko Lončar
2017/06 – 2017/09：哈佛大学，访问学者，导师：Prof. Marko Lončar

BG视讯·(中国区)官方网站BG视讯·(中国区)官方网站教授，入选国家级青年人才计划，BG视讯·(中国区)官方网站“百名青年学科带头人”培养计划。主要从事集成光子学、非厄米物理、拓扑光子学、光学传感、微纳器件等方向的研究，致力于发展新型片上光子调控机制与微纳集成平台。2019年本科毕业于BG视讯·(中国区)官方网站物理伯苓班，2024年于美国圣路易斯华盛顿大学获得电气工程博士学位，随后在该校从事博士后研究。2026年加入BG视讯·(中国区)官方网站担任教授。已在Nature、Nat Phys、Nat Electron、Sci Adv、Light: Sci & Appl等期刊发表论文，研究成果多次被Phys.org、ScienceDaily等科学媒体报道。

    本人主要以集成光子芯片为平台，研究光场调控、光与物质相互作用以及开放光学体系中的新物理机制，方向涵盖集成光子学、非厄米物理、拓扑光子学、光学传感、激光物理等。课题组招收博士后、博士研究生和硕士研究生，欢迎对相关研究方向感兴趣的同学与我联系，共同探索新型片上光学器件与物理机制！

图1：集成光子平台概念图（AI辅助生成）

    集成光子学不仅是实现光学器件小型化和系统集成的技术路径，也是研究光场调控、光与物质相互作用以及开放体系中物理现象的重要平台。相比传统自由空间或光纤系统，光子芯片能够在微纳尺度上精确设计折射率、损耗、增益、耦合、调制等自由度，从而为构造新型光学哈密顿量、调控光场传播与模式演化、增强光学传感、研究激光动力学提供了丰富可能。

    本课题组的研究侧重于以集成光子器件为载体，探索非厄米物理、拓扑光子学、激光物理中的新现象与新机制，并进一步发展面向传感、调控、光源等多功能集成的新型片上光子平台。目前主要包括以下方向：

一、片上光学传感

    片上光学传感的核心挑战不仅在于探测微弱信号，也在于复杂环境中对目标信号进行可靠识别。我们围绕微腔增强光学传感，结合拉曼光谱、纳米等离子体增强、非厄米奇异点增强、多模光谱响应分析等方法，发展了兼具高灵敏度、高特异性和可集成性的片上传感技术。该方向旨在推动片上传感器从单一物理量探测走向多维信息获取与复杂环境识别，为分子检测、生物医学传感和环境监测提供了新的器件基础。相关代表性工作包括：回音廊模式微腔与纳米等离子体结构结合的扫描式拉曼微探针【Light: Science & Applications, 12, 247 (2023)】；基于多模回音廊模式响应的互相关传感方法【Laser & Photonics Reviews, 18, 2301303 (2024)】；以及模块化的奇异点增强相位传感平台【Science Advances, 10, eadl5037 (2024)】。

图2：回音廊模式拉曼微探针、片上多模微腔传感器、非厄米奇异点传感增强模块

 

二、片上光场调控

    片上光场调控关注如何在微纳尺度上主动控制光场传播和模式演化。相比传统依赖固定结构的光子器件，非厄米物理和拓扑光子学等机制为构建可调、可重构和可编程的光子器件提供了新的自由度。本方向旨在将物理机制从基础现象研究进一步推进到可设计的片上功能器件，为片上隔离器、可重构光路、可编程光源等平台提供了新的实现路径。相关代表性工作包括：空间啁啾Floquet 宇称-时间（PT）对称光子波导中的可重构非对称传输【Science Advances, 11, eadu4653 (2025)】；基于非线性PT对称的微波声波非互易传播【Nature Electronics, 3, 267 (2020)】；以及片上激光模式的非厄米编织，实验观测Hopf link、trefoil knot和Solomon link等拓扑结构【Nature Physics, 22, 1344 (2026)】。

图3：片上空间啁啾Floquet PT波导

图4：光子芯片上激光模式的编织

 

三、异质材料集成

    单一材料平台往往难以同时满足集成光子系统对多功能集成的需求。围绕这一问题，我们近期合作发展了基于单晶功能纳米薄膜的光学范德华（van der Waals）异质集成方法，将具有不同晶体结构和功能的材料集成到相对成熟的硅和氮化硅平台上，为构建多功能片上光子器件提供了新的材料集成路径。该工作利用外延剥离、二维材料辅助层转移等方法，制备并转移多种高质量单晶功能纳米薄膜，包括电光材料钛酸钡（BTO）、磁光材料钴铁氧体（CFO）、钇铁石榴石（YIG）以及III-V族半导体砷化镓（GaAs）和氮化镓（GaN）等。通过将这些功能薄膜与预制的硅或氮化硅光子芯片进行范德华集成，实现了高效电光调制、片上磁光隔离、紫外到近红外宽谱光电探测，以及电光与磁光功能共存的多功能微环器件。该平台突破了传统异质外延中晶格匹配和工艺兼容性的限制，使不同材料的本征功能能够灵活引入光子芯片。该方向为未来发展集成光源、可重构调制器、隔离器、探测器阵列以及多物理场耦合光子器件提供了重要平台基础【Nature, 657, 638 (2026)】。

图5：基于单晶功能纳米薄膜的光子异质集成平台

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Journal Articles

†Equal contribution; *Corresponding author.

[14] Y. Meng†, W. Mao†, Z. Xu†, D. Jia†, M. Lin, J. Seo, B. Kim, X. Zhang, E. Park, S. Lee, J. Kim, S. Han, J.-Y. Moon, W. Xu, Q. Zhang, X. He, M. Chen, S. H. Nam, J. Hu, J. S. Kim, S. Lee, S. Bae, S. H. Choi, T. H. Kim, Y. Choi, S.-I. Kim, K. Kim, M. Jin, C. Jiang, Y. Zhang, Y.-H. Kim, J.-H. Lee, H. Kim, S. Ran, X. Wang, C.-W. Qiu, F. M. Ross, J. Kim, M. L. Lee, H. Kim, T. J. Kippenberg, L. Yang*, S.-H. Bae*, Heterogeneous photonic integration of single-crystalline nanomembranes, Nature, 657, 638 (2026).

[13] W. Mao†, B. Zhu†, Q. Zhang, W. Xu, D. Jia, Y. Meng, C. Wang, F. Li, S.-H. Bae, Q. J. Wang, Y. D. Chong*, L. Yang*, Laser mode braiding on a chip, Nature Physics, 22, 1344 (2026). (News: "Braids of light" [Link])

[12] W. Mao†, F. Li†, Q. Zhang, W. Xu, K. M. Awan, L. Yang*, On-chip reconfigurable transmission in spatially chirped Floquet parity-time symmetric photonics, Science Advances, 11, eadu4653 (2025).

[11] W. Mao†, Z. Fu, Y. Li, F. Li, L. Yang*, Exceptional-point-enhanced phase sensing, Science Advances, 10, eadl5037 (2024).

[10] W. Mao†, F. Li†, D. Jia, Q. Zhang, L. Yang*, On-Chip Multimode WGM Microresonator with Cross-Correlation Algorithm for Enhanced Sensing, Laser & Photonics Reviews, 18, 2301303 (2024).

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[8] Y. Meng†, J. Feng†, S. Han†, Z. Xu, W. Mao, T. Zhang, J. Kim, I. Roh, Y. Zhao, D.-H. Kim, Y. Yang, J.-W. Lee*, L. Yang*, C.-W. Qiu*, S.-H. Bae*, Photonic van der Waals integration from 2D materials to 3D nanomembranes, Nature Reviews Materials, 8, 498 (2023). (Cover article)

[7] C. Wang, Z. Fu, W. Mao, J. Qie, A. D. Stone, L. Yang*, Non-Hermitian optics and photonics: from classical to quantum, Advances in Optics and Photonics, 15, 442 (2023).

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[5] Z. Hao, L. Zhang, W. Mao, A. Gao, X. Gao, F. Gao, F. Bo*, G. Zhang, J. Xu, Second-harmonic generation using d₃₃ in periodically poled lithium niobate microdisk resonators, Photonics Research, 8, 311 (2020).

[4] J. Lin†, N. Yao†, Z. Hao, J. Zhang, W. Mao, M. Wang, W. Chu, R. Wu, Z. Fang, L. Qiao, W. Fang*, F. Bo*, Y. Cheng*, Broadband quasi-phase-matched harmonic generation in an on-chip monocrystalline lithium niobate microdisk resonator, Physical Review Letters, 122, 173903 (2019).

[3] Z. Hao, L. Zhang, A. Gao, W. Mao, X. Lyu, F. Bo*, F. Gao, G. Zhang*, J. Xu*, Periodically poled lithium niobate whispering gallery mode microcavities on a chip, Science China Physics, Mechanics & Astronomy, 61, 114211 (2018).

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[1] Z. Hao, J. Wang, S. Ma, W. Mao, F. Bo*, F. Gao, G. Zhang, J. Xu, Sum-frequency generation in on-chip lithium niobate microdisk resonators, Photonics Research, 5, 623 (2017).

 

Patents

[P2] W. Mao, L. Yang, Exceptional-point-enhanced remote phase sensing, US Patent, US20250314507A1.

[P1] G. Zhao, J. Liao, Y. Li, W. Mao, Q. Zhang, F. Li, L. Yang, Resonator-enhanced gas sensors, systems, and methods, US Patent, US20250314592A1.

担任Nature Communications、Light: Science & Applications、Physical Review Letters、Photonics Research、APL Photonics、Advanced Optical Materials、Advanced Photonics Nexus、Communications Physics、Physical Review A、Physical Review B、Applied Physics Letters、Optics Express、Optics Letters等期刊审稿人。

2021年春季学期：协助讲授课程，圣路易斯华盛顿大学，《高等电动力学专题：超材料》

BG视讯·(中国区)官方网站“挑战杯”特等奖（2019）

伯苓奖学金（2016、2017）

国家奖学金（2016、2017、2018）