在集成光电子学领域，光学器件朝着微型化、集成化发展。为了适应光学器件的发展要求，提高集成光路的集成度，国内外正致力于研究更精细、尺寸更小的波导。通过改善制备工艺，可以制备出横截面积小于1μm2的波导（称为纳米光子线），而且弯曲半径小于10μm，可以满足微型光学器件的各种要求（包括快速调制、低损耗以及低压工作）。
本实验室基于亚微米厚铌酸锂(LiNbO3, LN)薄膜研发各种超紧凑的高效有源和无源微集成光学器件，如电光调制器、光子晶体器件，可调谐滤波器, 微盘或微环谐振腔，LNOI异质器件，基于周期极化PW和准位相匹配概念的各种非线性全光波长变换器、光放大器以及各种不同类型 (CW、调谐、调Q、锁模、DBR、DFB) 的激光器。
本实验室致力于研究具有优秀吸收性能的超表面吸收器，在不同频段内实现接近完美的窄带、多频带或宽带电磁波吸收，有潜力应用于等离激元传感、光波过滤器、太阳能（热）光伏系统、热辐射器、电磁波隐身技术等领域。
本实验室着重于微纳尺寸的上转换荧光纳米材料相关制备表征以及基于荧光强度比FIR（Fluorescence Intensity Ratio）的荧光材料光学温度传感器方向进行研究。可应用于：生物成像、生物检测、光动力治疗、药物运输与释放、即时检测、微电路监控、工业监测等领域。
光子晶体是一种具有光子带隙的周期性电介质微纳结构，落在光子带隙中的光不能传播。由于其独特的调节光子传播状态的功能，成为实现光通讯和光子计算机的基础。光子晶体的应用涉及高品质反射镜的制造、实现低阈值激光振荡、高品质因数微谐振腔的制造、宽带带阻滤波器的制造、极窄带选频滤波器的制造、光子开关、光子存储器、光子限幅器以及光子频率变换器等，其前景非常广阔。
由于铌酸锂晶体本身具有的压电，热电，铁电，线性和非线性特点,因而基于铌酸锂的集成光学器件已引起人们广泛关注。在铌酸锂材料上制备光子晶体微纳结构材料对光学集成化有广泛意义。由于优异的导波性能，光子晶体将在未来的全光集成回路中起关键作用。
基于回音廊模式(whispering gallery mode，WGM)的微谐振腔具有超高的品质因数和很小的模式体积，在集成光学、医药、探测等领域均有着重要的研究价值和应用前景。因此，它一直都是研究的热点。本实验室利用铌酸锂的优良特性对基于铌酸锂材料制备的微腔结构在光学传感方面的应用开展研发工作。