研究方向1：晶体功能基元序构及多尺度生长机理
主要解决光电功能晶体材料创制中基础理论和生长机理难题，为提升关键晶体材料创新能力提供理论支撑。
带头人：叶宁
研究所所长：桑元华
研究方向2：前沿光电功能晶体及应用
主要针对深/极紫外、中远红外等重要波段的需求，揭示晶体材料的构效关系和普适规律，开展高效晶体材料设计和性能调控，制备性能优异的极紫外和中远红外新波段非线性光学晶体，为我国光电子产业前沿研究提供关键光源支撑。
带头人：于浩海
研究所所长：梁飞
研究方向3：强激光功能晶体材料与技术
主要面向激光核聚变等强激光国际前沿，引领未来激光聚变能源等领域基础材料发展，开展“多任务”重大激光装置建设，保障强激光国家重大工程所需的关键“卡脖子”激光与非线性光学晶体、半导体泵浦源，并为下一代强激光应用前瞻性布局战略性关键晶体材料。
带头人：朱启华
研究所所长：孙洵
研究方向4：宽/超宽禁带半导体晶体与器件
主要开展宽/超宽禁带半导体晶体与器件原创性、颠覆性研究，拓展其在万伏千安光导开关、光控晶闸管、核能电池及非线性光学等方面的应用，培育新质生产力。
带头人：徐现刚
研究所所长：陈秀芳
