1. 非线性光学理论设计与新材料探索:

非线性光学材料理论；非线性光学材料机理检测与设计；非线性光学材料计算研究；非线性光学材料原子分子学；微观和宏观结构与宏观性能之间的关系；非线性光学材料的制备探索研究等。

2. 非线性光学材料和器件制备科学与技术：

非线性光学晶体/玻璃生长研究；特种激光晶体/玻璃制备技术研究；大尺寸高光学性能激光晶体制备技术研究；大尺寸高性能光学基片材料制备技术研究；超高损伤阈值固体激光薄膜研究；非线性光学材料和器件的加工工艺和技术等。

3. 非线性光学器件及应用探索：

多光子效应应用；光限幅激光防护、光限幅激光调制整形、光通讯光开关研究及应用；非线性光学成像与测试；光学非线性过程与激光频率变换技术研究等。

4. 先进激光应用技术：

高功率高光束质量全固态激光器研究；新型自由电子激光器关键技术研究；超强、超快激光技术研究等。深紫外激光源及其应用研究；钠信标全固态激光技术研究；微纳光子学原理、技术与应用研究；激光大气环境监测技术研究；激光人工干预天气应用研究等。

5. 超强激光与物质相互作用：

激光驱动粒子加速和辐射源；强场量子电动力学；实验室天体物理等。