Tolga Tekin promovierte 2004 in Elektrotechnik und Informatik an der Technischen Universität Berlin, bevor er seine Karriere als Forscher in der Abteilung Optische Signalverarbeitung des Fraunhofer HHI begann, wo er sich mit fortgeschrittener Forschung zu optischer Signalverarbeitung, 3R-Regeneration, rein optischer Vermittlung, Taktrückgewinnung und integrierter Optik beschäftigte.

Nach seiner Promotion arbeitete er als Post-Doc an Komponenten für O-CDMA und Terabit-Router an der University of California, gefolgt von Arbeiten an Phased-Array-Antennen und deren Komponenten für skyDSL bei der Teles AG. Am Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM führte er zunächst Projekte zu optischen Verbindungen und zum Silizium-Photonik-Packaging durch und setzte seine Arbeiten zu Mikrosystemen, photonisch integrierter System-in-Package-Technologie, photonischen Verbindungen und 3D-Heterogener Integration an der TU Berlin fort.

Derzeit arbeitet er als Gruppenleiter für Photonik- und Plasmoniksysteme am Fraunhofer IZM und ist Koordinator des "PhoxLab - European Photonics Innovation Hub for Optical Interconnects" am Institut. Er führt seine koordinierende Arbeit aus dem europäischen Flaggschiffprojekt zu optischen Verbindungen "FP7-PhoxTroT", "H2020-L3MATRIX" und dem laufenden "H2020-MASSTART"-Projekt fort.