Теория квантоворазмерных лазеров, полупроводниковые излучающие структуры и элементы функциональной оптоэлектроники на их основе. Теория и методы оптико-физической диагностики аэродисперсных сред, методы и системы лазерной дальнометрии и пирометрии, квантовой медицины, лазерная интерферометрия.
Коллектив кафедры насчитывает 11 человек профессорско-преподавательского состава (из них 3 доктора наук, 6 кандидатов наук).
На кафедре функционируют две научные лаборатории: НИЛ лазерных систем (создана в 1989 г.), СНИЛ полупроводниковых лазеров (создана в 1992 г.), основной целью которой является привлечение студентов к активной научно-исследовательской работе.
Успехи сотрудников кафедры по тематике научных исследований признаны как в нашей республике, так и за рубежом. Так, развиваемая на кафедре тематика по разработке квантоворазмерных излучающих структур позволила создать ряд лазеров нового поколения, которые в настоящее время осваиваются в Украине (Харьков), России (Нижний Новгород). Разработки излучателей инфракрасного диапазона и газоанализаторов на их основе, контрольно-измерительной аппаратуры отходящих газов котлов внедрены соответственно в институте физики Варшавского университета и Люблинской политехнике (Польша). Совместно с концерном «Планар» разработана и изготовлена установка контроля профиля поверхности полупроводниковых пластин, не имеющая аналогов в стране и за рубежом. Установка внедрена на НПО «Интеграл» на заводе «Транзистор» и заводе «Камертон».
На высоком уровне находится и работа со студентами. СНИЛ полупроводниковых лазеров в конкурсе студенческих лабораторий БГУ занимает первые места,студенты СНИЛ становились абсолютными победителями Республиканского конкурса научных работ. Десять выпускников СНИЛ защитили кандидатские диссертации, один – докторскую диссертацию.