光电探测理论与应用研究实验室专门从事光电探测相关的基础理论、方法与应用技术研究。实验室以前沿性基础理论和方法研究为先导，面向实际应用需求，开展理论方法和应用技术的创新性研究。目前主要研究方向包括：目标（含小粒子）光散射、激光大气传输、光电信号检测处理、激光雷达探测与成像、自由空间光通信等。

近年来，实验室在激光大气传输特性、大气湍流实验模拟、部分相干光通信以及自适应光学技术、小粒子光散射理论及粒度测量技术、相控阵激光雷达、新型关联成像、激光三维成像雷达技术等方面开展了较为系统深入的理论与实验研究，取得了丰富的研究成果。在Physics Review E、Optics Express、Applied Optics、Optics Communications、J. Opt. Soc. Am. A、J. Q. S. R. T和《光学学报》、《红外与激光工程》等国内外光学领域重要学术刊物发表学术论文110余篇，其中SCI收录30余篇。