光电探测器是连接光域与电域的核心桥梁，在高速光通信、智能光传感及大规模光计算等前沿领域中具有不可替代的作用。借助半导体材料独特的物理效应，该类器件能够以极高的效率探测超高速光波信息，并将其转换为电芯片可理解与处理的电信号，从而突破传统微电子系统面临的“带宽墙”与“功耗墙”瓶颈。与此同时，在真实复杂的光场环境中，面对强度、波长、偏振、模式等多维信息深度纠缠的复杂形态，实现多维信息的高效解耦，已成为下一代光电智能系统必须跨越的关键障碍。为应对日益增长的数据吞吐量与复杂信息处理需求，研究团队聚焦于突破传统探测器在带宽、能效及多维信息解耦能力上的物理与工程瓶颈，并取得了一系列进展。在大带宽光电探测器方向，通过设计非对称碰撞电离与非均匀掺杂结构，实现了1033 GHz的超高增益带宽积及带宽超过100 GHz的超快雪崩光电二极管；同时，利用锗硅材料中的非线性光电效应，构建了可用于光子神经形态网络中激活与监测功能的光电二极管。在多维度光电探测器方向，基于无序波导引导的光场探测新机理，实现了高维光场信息（偏振、波长、空间模式等）的压缩感知与重构；进一步，通过全集成光子神经形态处理器，完成了强度、偏振、波长等多维信息的一体化传感与解耦。上述两大方向的协同推进，为突破传统探测器的带宽与信息维度瓶颈、构建下一代光电智能系统奠定了核心器件与技术基础。

集成微波光子学是一门融合微波工程、光电子学、通信工程与先进半导体材料等多学科的交叉前沿领域。它不仅利用极低损耗与超大带宽的光波作为载体来处理高频微波信号，突破了传统电子学面临的带宽与抗干扰瓶颈；更进一步将光电子器件高度集成在同一微纳芯片平台上，实现了光电处理系统从宏观分立向微观芯片的革命性跨越。

传统微波光子系统受限于独立光纤器件，存在体积庞大、布线繁杂且光路相位极易受温度与震动干扰等“痛点”。而集成微波光子学借助先进制造工艺，将片上集成光电振荡器、微波光子滤波器、调制器等核心单元实现单片集成或异质异构封装。这不仅大幅降低了系统的体积、重量和功耗（SWaP），还在极小空间内实现了对高频宽带信号的高精度光学处理，极大地提升了系统稳定性和环境鲁棒性。

集成微波光子技术应用已进入快车道，推动超宽带通信、多功能射频前端走向“单芯片化”与“智能化”，是未来宽带信息网络与先进电子装备发展的核心驱动力之一，在宽带无线通信、现代相控阵雷达、深空探测以及航空航天载荷等领域具有重要的应用。

光量子信息处理利用光子的量子态进行信息编码、传输与计算，是量子信息科学的核心分支。传统方案多基于二维量子比特，受限于希尔伯特空间维度，其信息容量与抗噪声能力已逐渐逼近瓶颈。高维光量子信息通过将光子编码于时间、频率、空间模式等多个自由度所构成的高维希尔伯特空间，使单个光子可携带更多量子比特，显著提升信息容量与鲁棒性，为超密集编码、高维量子计算及大规模量子网络提供关键资源。研究团队围绕高维量子纠缠态的产生与调控、集成光量子芯片上的复杂量子信息处理两大方向，取得了系列突破：通过开发双光子频率梳平台，产生了648维希尔伯特空间的高维时间-频率纠缠态，实现了高维纠缠的精确表征与高效分发；通过开发硅基集成光量子芯片，实现了偏振与空间-动量多自由度编码的量子SWAP门，展示了多自由度、高维量子态的片上可编程操控能力，并探索了芯片间量子逻辑门的非局域化，为构建模块化、可扩展的光量子处理器开辟了新路径。高维量子信息处理与集成量子光学的前沿融合，有望支撑未来量子互联网中的安全通信、分布式计算与高精度传感，催生变革性应用；通过突破集成芯片的关键工艺与架构设计，抢占量子信息战略制高点，为构建自主可控的量子科技体系提供核心器件与基础模块。