Ինստիտուտի հիմնական գիտական ուղղություններն են`

- Ատոմական ֆիզիկա, լազերային ֆիզիկա

- քվանտային և ոչ-գծային օպտիկա, ֆոտոնիկա

- քվանտային ինֆորմցիա

- նյութական ալիքների ֆիզիկա

- ճառագայթմն և նյութի փոխազդեցությունը

- նոր պինդմարմնային լազերներ, լազերային նյութեր և սխեմաներ

- լազերային և սինտիլացիոն բյուրեղների աճ և բնութգրում

- միկրոէլեկտրոնիկայի և լազերային տեխնոլոգիաների համար բարակ թաղանթային կառուցվածքներ

- պինդ մարմնի ֆիզիկա, օրգանական ֆեռոմագնետիզմ

- բարձր-ջերմաստիճանային գերհաղորդականություն

- նանոնյութերի սինթեզ և բնութագրում

- գիտական սարքաշինություն