激光雷达技术：研究中心长期开展激光的立体探测技术研究，从二十世纪六十年代，研制出我国第一台激光测距机开始，先后经历了地基、机载、和星载的研发过程。在二十世纪80-90年代，研究中心致力于机载激光立体探测系统的研究和研制，先后研制出多套高空机载激光测高仪，为我国的高空海洋遥感、微波高度计的定标进行了大量的工作。由于在机载激光高度计方面的出色工作，先后获得了国家科技进步二等奖、中科院科技成果一等奖、中科院科技进步三等奖等一系列奖项。根据国家在海洋、环境测量方面的需求，近年来先后研制了机载激光测深系统，多普勒测风激光雷达和新型激光测距系统等。
光电子器件技术及工艺：
以激光技术和光纤光学为主要学科，面向空间激光技术与信息技术领域，开展单频半导体激光器、单频光纤激光器、光纤光栅有源/无源器件、连续分布式光纤传感等新型信息光子器件及其应用的高技术创新研究。同时，开展全固态激光、大功率半导体激光器模块及空间光电子器件所需的晶体金属化及焊接、大功率LD封装、气密性封装、尾纤耦合、混合集成等核心工艺技术的创新研究。
空间激光通信技术：
围绕国家空间激光通信的发展战略，形成如下主要研究方向：
（1）卫星激光通信的地面检测验证技术
（2）星间激光通信技术
（3）新型空间激光主动成像技术
研究方向：
（1）高功率高光束质量全固态激光技术
大功率光纤激光器技术研究
双包层光纤激光器以细长的双包层光纤为工作物质，具有光束质量好、转换效率高、易于散热、结构紧凑等优点，在工业加工、激光医疗以及国防等领域具有广泛应用，是一种对国民经济和国家安全的可持续发展具有重要战略意义的新型固体激光器件。本研究方向主要开展连续波高功率掺镱双包层光纤激光技术、脉冲双包层光纤激光技术、光纤激光相干组束技术等的研究。
空间全固态激光器技术研究
研究面向空间应用的全固态激光器，如行星陆地测绘、大气海洋探测和空间技术等。
新一代激光雷达专用全固态激光器技术研究
针对特定的激光雷达系统或新型激光雷达系统，开展激光雷达发射光源的研究，研究方向包括单频脉冲或连续固体激光器，窄脉冲高重频激光器等，以及特定波长的固体激光器等。
中红外激光技术研究
开展多种应用背景的中红外全固态激光器，包括掺铥光纤激光器、铥钬共掺的激光晶体的全固态激光器，中红外非线性技术等。
