Основным направлением теоретических и экспериментальных исследований Лаборатории является дальнейшее развитие инжекционных гетеролазеров: расширение спектрального диапазона их действия, определение оптимального режима работы многоэлементных лазерных линеек и матриц, создание малошумящих инжекционных усилителей света, накачка твердотельных лазеров излучением инжекционных лазеров. В лаборатории впервые в мире при комнатной температуре (совместно с ГИРЕДМЕТ) заработал инжекционный гетеролазер в системе четверного раствора галлий-индий-фосфор- мышьяк. Сейчас все лазеры для волоконной оптической связи используют именно эту систему. Эти исследования были отмечены Государственной премией 1984 г.

В настоящее время проводятся теоретические и экспериментальные исследования процессов усиления и распространения излучения в активной области диодных лазеров и оптических усилителей с квантоворазмерным активным слоем в условиях глубокого насыщения (нелинейного) усиления, направленные на получение высокояркостного (с расходимостью, близкой к дифракционной) модулированного (с частотой свыше 10 ГГц и средней мощностью более 1 Вт) оптического пучка для систем мобильной и спутниковой связи.