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光电工程研究所前身是光学仪器教研组，成立于1958年，1981年确立为首批博士点，1988年被评为光学工程重点学科，设立博士后流动站。目前拥有教师20人，其中中国工程院院士1人，国家自然科学基金杰出青年获得者2人；在读的博士研究生40余名，硕士研究生20余名。科学研究注重前瞻性、基础性、综合性和应用性，并紧密结合影响国民经济的重大问题和瞄准国际水平的前沿课题，取得了一系列重要成果。近5年来获得国家科技发明奖二等奖1项，国家科技进步奖二等奖1项，省部级科技奖励3项。主要研究方向和进展如下：

二次光学

利用二元光学具有高的衍射效率、独特的色散性能、多的设计自由度、宽广的材料可选性、能实现传统折反射系统不能实现的许多特殊功能等优点，研究其在光束控制、激光加工、光学信息处理、信息显示、光学检测等方面的应用。

体全息存储与应用

基于光学体全息实现超高密度超大容量超快速数据记录与再现，研究其复用存储机理、存储材料、信道处理、小型化系统集成与应用。基于体全息光学相关原理实现多通道并行图像与数据处理，提高处理速度和精度，并研究在遥感图像处理中的应用。先后获得2005年和2013年北京市科学技术一等奖。

光栅与测量

研究衍射光栅的电磁场理论，各类光栅、特别是二维光栅的快速数值计算方法，光栅衍射的逆问题。研究特种光栅的制作与测量方法，包括光栅拼接，光栅槽形的无损检测，二维计量光栅尺等。研究光栅在光谱仪、光栅尺和脉冲压缩器中的应用等。

纳米光学

基于光与纳米结构及其中元激发的相互作用，研究具有超常物理特性的新颖纳米材料和功能器件，调控光场的传播和能量传输，发展面向信息、能源、生化传感等领域的应用。研究基于近场光学显微系统的纳米光场多参数测量表征方法和仪器系统，纳米材料精密计量方法和系统，以及复杂纳米结构的大面积、低成本、稳定可靠的制备方法和工艺等。

激光技术及精密测量

长期致力于《正交偏振激光器的原理，现象及其应用》学术体系的建立和不断完善；在激光和精密测量领域作出了一系列独创性成就，包括：功率保持的新型大频差双频激光器件（高测速激光干涉测量），可溯源的光学元件内应力/相位延迟/折射率测量，用于完全非接触纳米测量的激光回馈干涉仪等；建立了一项光学元件双折射测量的国家标准。出版学术专著2部，研究成果先后获国家技术发明二等奖2项。

干涉计量与测试

长期从事现代光学干涉测量技术及其应用研究。目前研究主要集中在亚纳米量级绝对距离测量的溯源方法，基本物理参量（Planck常数、Avogadro常数）测量中的关键参数测量，高测速多自由度双频激光干涉仪研制与应用，飞秒激光频率梳绝对距离测量，空气及氮气折射率测量，傅里叶红外、近红外光谱探测与应用等。研究成果获得国家科技进步奖二等奖一项。

光纤光子学

主要从事锁模光纤激光器、非线性光纤光学和光纤传感等方面的研究。目前主要研究基于新型低维碳纳米材料饱和吸收体锁模光纤激光器，锁模光纤激光器光频梳，克尔（Kerr）光频梳；光纤相干反斯托克斯（CARS)光源，超连续谱光源；致力于光纤生物传感器、光纤超声波传感器等仪器的开发与应用。

光谱光度学

长期致力于光谱的量化研究，涵盖测量、分析及应用。现阶段研究主要集中于高分辨率光谱测量、成像光谱测量、光谱显微成像、差分吸收光谱测量等技术，及仪器分析、天文光谱成像、生物医学光谱显微、环境光谱分析等应用。