光学——以现代光学的前沿课题及其应用研究为主，围绕“纳微光子学材料与光物理”和“信息光子学与军用光子学”两个学科平台，在研究中既注重光物理基本问题的理解，又注重现代光学基础研究成果在信息、材料、航天科技和军事领域的应用，国防特色明显。主要研究方向包括：微纳光子学与光子器件、非线性光学和新型光子学器件技术、信息光学与光学海量存储、军用光子技术与信息安全研究、激光安全与防护以及隐身材料与技术等。尤其是特别注重基础研究成果在国防科技与军事领域的应用，所研制的高密度体全息存储与相关识别系统的技术指标接近国际先进水平。率先提出的新体制光电探测技术，多次在总装备部预研课题中立项。提出了新型的隐形原理和技术，开展在轨航天器微波、可见光隐形研究，并获得总装备部“探索一代”创新项目支持。先后承担并圆满完成了数十项国防及国家高技术项目，获得国家发明专利20项。在这些领域的研究中一直处于国内高校领先地位。

  粒子物理与原子核物理——主要从事高温度、高密度和高压力等极端条件下核物质性质的研究，在高能重离子碰撞物理学的强度干涉学、核物质集体流、强子物理唯象理论等方向具有较强的优势，先后参加了美国劳伦斯伯克利实验室的Bevalac/EOS实验、布鲁克海文实验室的AGS/E895实验、相对论重离子对撞机RHIC/STAR的国际合作实验等，得到国家自然科学基金重大和重点项目资助，获得过国家自然科学奖四等奖一项。

  凝聚态物理——建成了包括高低温、强磁场、超快激光、超高真空、原子级薄膜制备与原位测量等多种极端条件的研究平台，成为以交叉极端条件凝聚态物理为特色的科学研究与人才培养基地，在自旋电子学、介观物理、固体地球物理学、压电与铁电材料与器件物理、新能源材料物理、功能材料可靠性物理等交叉和国际前沿领域开展了研究工作。在信息功能材料、能源功能材料和多功能材料的设计、性能、制备与加工过程中所涉及的新概念、新结构、新方法、新技术以及新材料方面取得公认的成果，并获得教育部和省级科技奖励，获得国家发明专利16项。同时还在原子分子物理和光谱学等领域形成了研究特色，通过与校内相关院系及校外科研院所合作，注重优势互补，在“光学工程”、“材料物理”、“等离子体物理”等领域共同承担了一些背景明确、意义重大的前沿课题。学校“微纳米技术中心”和“光电信息技术研究中心”更为校内的各学科交叉与理工结合、为物理学科的进一步发展提供了宽广的舞台。

  等离子体物理——以国家重大科技基础设施“空间环境地面模拟”的空间等离子体环境模拟装置为支撑，主要从事电磁波在等离子体中的传播、波-等离子体非线性相互作用、辐射带等离子体物理过程、空间等离子体中的磁重联与能量输运、带电粒子的加速机制等方面的理论与实验室模拟研究；并在国家磁约束核聚变能研究专项支持下开展托卡马克等离子体中的磁流体不稳定性、高能量粒子物理、及湍流与输运过程研究等；同时也开展航天器的电推进及复杂等离子体物理基础及其在聚变、航天等领域的应用研究。