面向重大需求和科学前沿，研究基于铌酸锂薄膜的集成加工工艺，实现基于铌酸锂基的下一代集成化的高性能光子芯片。推动铌酸锂片上光信息处理、微波光子技术应用等。
片上光量子产生、转换、操控、探测等基础物理研究，并研发量子接口、量子光源、量子光电器件，服务量子信息国家重大需求和量子信息科学前沿。
1. 真空紫外全固态激光
面向科学研究和应用的重大需求，通过BaMgF4等非线性光学晶体频率上转换，获得真空紫外相干辐射，填补国际上VUV波段连续可调激光的空白。
2. 光场调控
面向科学前沿，开展结构光场与结构物质（有序、随机）非线性/线性相互作用研究；寻找新的相位匹配原理和技术，寻找新的超聚焦/成像方法；拓展光场调控新平台、新效应和新应用。
1. 超分辨技术以及生物微型激光器
基于空芯金属包覆波导光流体共振腔具有超灵敏传感的特性及其其他光子学新原理、新方法，开展生物光学和转化医学研究。
2. 先进光学技术对疾病病理及治疗探索
面向医学交叉科学前沿，开展心血管栓塞的光学治疗研究（与瑞金医院心内科合作）。开展脑胶质瘤的病理研究,利用光学技术对胶质瘤的外科手术进行研判等（同济大学附属医院合作）。