理学光学研究生主要研究物理光学、量子光学、非线性光学、光学信息处理、光电子技术等领域的基础理论和实验研究。

他们研究光的本质、传播、散射、干涉、衍射等基本现象，以及这些现象在光学系统中的应用。此外，他们还关注光与物质的相互作用、光子晶体、光子器件等新兴领域的研究。