实验室重点布局超快激光产生与调控、超快探测与成像、超快光子功能材料与器件三个研究方向，主要研究内容是：

1. 超快激光产生与调控：开展高功率超快激光产生新原理和新方法研究，探索超快激光与物质作用和调控机理，揭示超快激光产生及时间-空间-频谱调控，以及皮秒至阿秒时间尺度下的材料相变、等离子体喷发、微观形貌演变观测与调控机制，实现高端超快激光技术的自主化、仪器化、装备化。 

2. 超快探测与成像：开展超高时空分辨多维信息获取技术及其应用研究，建立极端时空尺度下的测量新理论与方法，探究光子/光电子的时空演化机制与超高时空分辨物理极限，攻克微观超快过程阿秒泵浦探测技术，形成兼具时空高分辨、频率高精度、单光子灵敏等超快光学跨时空尺度精密测量能力，实现超快精密测量仪器装备自主可控。

3. 超快光子功能材料与器件：开展光-光/光-电转换量子极限、能带调控等理论研究，突破先进超快光子功能材料与器件技术，解决超快激光产生、调控、探测与成像中材料与器件卡脖子难题，为超快激光、超快探测仪器装备的精密化、集成化、小型化奠定基础，支撑超快光学技术发展。