本学科结合国家重大需求，聚焦光学和光电子技术发展前沿，具有特色鲜明的研究方向，在国内同行中具有明显的优势，在高功率高重频DPL激光器、超短脉冲激光技术、新体制成像、光学传感与测量、光电信息与图像处理、红外物理与技术等方面取得了突出成果，不少研究成果达到国内领先水平，为国家科技创新作出了重要贡献。

1.激光物理与技术

激光物理与技术主要研究超短脉冲激光技术、激光放大技术、非线性频率变换、极窄线宽可调谐激光器、超快激光参数测量、超快激光驱动高次谐波与阿秒脉冲产生以及激光雷达、激光成像、探测等前沿科学与技术。

2.红外技术与系统

本方向紧密围绕国际光电子技术的发展前沿进行研究，重点开展目标与环境光学特性、多维光电成像与显示以及光电智能信息处理等方面的研究工作。

3.集成光子学

本方向主要为光电子器件与集成、光计算等，以光与物质相互作用增强为出发点，实现集成光子器件的智能化。研究内容涵盖智能光计算、超快光学测量、片上微系统等领域。

4.光学传感与测量

本方向旨在研究以现代激光技术、量子电子学技术、量子光学技术、光学及非线性光学技术等为核心，结合电波技术、雷达技术、红外技术、X-射线技术、光纤技术等，建立和发展探测、测量、认识现实环境的新技术、新方法。