本实验室的主要研究领域为功能晶体材料及其相关光电子器件。
铌酸锂晶体是一种重要的光电材料，具有巨大的应用潜力和市场前景。南开大学在铌酸锂晶体生长与性能上取得了丰硕的科研成果。曾与西南技术物理所合作在国际上原创性发现高掺镁铌酸锂晶体的抗光折变效应，被誉为“中国之星”。在国际上首先生长出抗光折变性能可与高掺镁铌酸锂晶体相媲美的高掺铟铌酸锂晶体，在国内首先生长出高掺锌铌酸锂晶体及近化学计量比铌酸锂晶体。近期，本实验室生长出大尺寸光学级铌酸锂晶体，其光学均匀性优于3×10-5，超过目前国际上通用的5×10-5标准；生长了掺锆铌酸锂晶体，其掺杂阈值低、分凝系数接近于1.0，抗光折变能力可达2´107W/cm2，远超同成分掺镁铌酸锂晶体；生长了灵敏度高、响应时间低于1s的非挥发全息存储用三掺铌酸锂晶体。
新型激光晶体材料的生长和性质研究。钨酸镧钾是一种新型激光基质晶体材料，该晶体在熔点至室温间无相变，同成分熔融，具有隔离的LaO8多面体结构，适合作为激光晶体基质。采用提拉法生长出Er3+单掺和Er3+、Yb3+双掺的钨酸镧钾单晶，发现Er3+、Yb3+双掺晶体在980nm处的吸收显著强于单掺Er3+的晶体，该晶体适合InGaAs激光二极管泵浦；双掺晶体中Er3+的4I13/2能级寿命约为7ms，易形成粒子数反转。作为有潜力的基质材料，在钨酸镧钾中通过Yb3+敏化Er3+，有望实现1.5mm人眼安全辐射，该波段在光通讯、医疗、激光测距等领域有广泛应用价值。
硼酸盐晶体结构丰富，是探索新型功能材料的热点体系。我们在三元系Na2O-SrO-B2O3的相图相结构研究过程中，发现新化合物NaSrBO3。构建了Na2O-SrO-B2O3体系富硼区相图，同时用粉末法解析新化合物NaSrB5O9的结构。生长了新化合物Na3SrB5O10的单晶体，并进行结构解析。合成新化合物NaMgBO3并用粉末从头算法进行了晶体结构解析，并深入分析了结构与性质的关系，认为该化合物是潜在的新双折射晶体材料。
目前，本实验室已形成了以铌酸锂系列晶体为龙头，钨酸盐、硼酸盐、磷酸盐等功能晶体材料，微晶玻璃材料，以及Q开关、倍频、光波导、微结构等光电器件多头并进的研究局面。实验室现承担着国家863计划、973计划、自然科学基金等多项科研项目。在积极完成国家和地方的科研任务的同时，我们将积极推进科技成果的转化和产业化，培植和发展相关技术产业。
实验室成员：孔勇发 教授，孙同庆 副教授，武莉 教授，张玲 高工，陈绍林 工程师，孙军 副研究员，黄存新 教授（兼）