中国科学院光电研究院（以下简称光电院）组建于2003年11月，作为中国科学院“知识创新工程”中体制机制创新的重大改革举措之一，是兼具总体管理与技术总体职能的总体性研究单位。中国科学院卫星导航总体部、中国科学院浮空器系统研究发展中心、02专项研发管理办公室设在光电院。
光电院的科技布局围绕光电工程领域、航天航空领域和应用科技领域等三个领域展开。
光电系统工程部主要围绕光电信息获取系统、新型激光系统及其应用，以及光电探测、测量和和应用标准等技术领域开展工作。对有关光电领域科学与应用的重大项目实施管理，建立质量标准体系和必要的技术保障条件。组织实施重大项目中开展总体设计、系统集成和运行管理并提供总体技术、专项技术、配套技术等技术支撑服务；根据任务需要，组织进行总体设计和系统集成中的关键技术攻关。
下设4个研究室：计算光学成像技术研究室、投影光学技术研究室、半导体泵浦激光工程研究中心及激光测量技术室。
1、计算光学成像技术实验室
计算光学成像是集几何光学、信息光学、计算光学、现代信号处理等理论与一体的新兴交叉技术研究领域，理论基点是光学与光谱成像的过程，可以利用数学模型精确描述，进而通过计算方法重构图谱，也能够根据某些系统衰变和误差模型提高图谱质量。
主要研究方向：计算光谱成像技术、计算光场成像技术、超远距离高分辨率成像技术、三维主动成像技术、数字超分辨率增强技术、高速信息处理技术。
2、半导体泵浦激光工程中心
半导体泵浦激光工程中心（简称“工程中心”）是“国家半导体泵浦激光工程技术研究中心”的技术研究依托研究室。工程中心长期进行全固态激光技术及应用研究，在超短脉冲激光技术、高光束质量纳秒大能量激光技术、紫外激光技术、激光加工及激光检测等方面具有很强的研究背景与技术实力。在大功率激光器设计、大型复杂激光放大技术、超短脉冲激光技术等方面均处于国内外领先水平。
工程中心团队在激光行业积累了12年的研制经验、拥有强大的激光领域科研创新人才队伍。团队共有40余名研发人员，包括国家千人计划1人，科学院百人计划2人，科技北京百名领军人才1名，中关村领军人才1人，北京市优秀人才/科技新星2人，科学院创新促进会成员1名。
截至2014年5月，工程中心先后开展了国家重大专项项目“SG主机装置激光放大器”、“全固态皮秒激光器研制”等国家重大专项、863计划重点项目、自然科学基金项目等国家及省部级科研项目共计32项。其中结题27项，在研课题5项，累计合同额达3.48亿元。工程中心申请发明专利175项，授权49项，是国内承担国家级项目工程化和产业化以及成果转化较多的全固态激光技术研究团队。工程中心获得国家科技进步奖二等奖1项，部级科技进步一等奖1项，省部级奖励3项。目前正在承担国家重大科研装备研制项目“高功率纳秒激光器及精密探测仪器研制”，科研启动资金1.36亿元。
工程中心拥有系列先进的仪器设备，包括千瓦功率计、光谱仪、频谱仪、光束质量分析仪、波长计、自相关仪等激光参数检测设备30余件及200余平米百级/千级超净实验室，为开展各类激光领域内的应用基础研究及工程研发提供了良好的科研条件。
主要研究方向：纳秒激光器；皮秒激光器；激光放大器；激光加工及激光检测
承担项目简介：
高功率纳秒激光器及精密探测仪器研制
激光诱导等离子体光谱分析设备开发和应用
紫外固态激光器及加工系统
大型复杂激光器一站式全域参数测量仪
全固态皮秒激光器研制
大型全固态激光放大器系统工程化关键技术研究
大能量全固态皮秒激光器
位置敏感阳极探测器图形加工系统
大面积高灵敏病理切片荧光扫描检测仪
高储能大口径激光放大器
皮秒激光器产业化关键技术
3、大型复杂激光放大器
大型复杂激光放大器主要是针对注入的纳焦耳级微弱光信号，进行数亿倍放大，实现高光束质量的焦耳级能量放大输出的固体激光放大系统。主要面向国家重大激光工程——激光聚变研究装置“SG-III系统”。
半导体泵浦激光工程中心完成了国家重大专项项目、中国工程物理研究院激光聚变研究中心横向委托项目“SG-III 主机装置预放系统（光机部分）”、国家863计划项目 “大型全固态激光放大器系统工程化关键技术研究”以及中科院装备研制重大项目“大型复杂激光器一站式全域参数测量仪”，掌握了光束空间整形、光束波前控制、片状钕玻璃多程离轴放大等核心技术。大能量超高斯平顶分布激光放大器光束质量达到国际最好水平：能量2J时，近场调制度达到1.2；中科院院级科技成果鉴定评价为“整体达到国际先进水平，对光束质量的控制能力达到国际领先水平”。所研制的激光放大器在国内首次实现批量生产，交付国家重大工程SG-III主机装置所需数十台大型激光器。这是国内首次交付如此数量的大型激光器系统，性能指标达到国际先进水平。
半导体泵浦激光工程中心承研的国家重大专项支持研究1Hz/焦耳量级能量高光束质量钕玻璃激光系统关键技术，能量放大与光束质量控制技术将达到国际先进水平。未来三年将完成新技术攻关和原理样机研制，支撑我国下一代高能激光驱动装置工程建设，为其提供具有自主核心技术的激光放大器。
4、皮秒脉冲激光冷加工及激光诱导等离子体光谱技术
随着超快激光技术的发展，皮秒脉冲激光“冷加工”已成为激光非接触精细加工的主要手段。激光工程中心承担的中国科学院科研装备研制项目“位置敏感阳极探测器图形加工系统”，研制出了一套基于皮秒脉冲激光的高精细度、高均匀度的阳极图案加工系统，实现了将平均功率5W@1064nm、三波长（1064nm、532nm、266nm）可切换或混合输出的皮秒激光用于冷加工，其加工精度5μm，实现了针对载人航天工程关键器件的精细加工，可满足我国在高能物理与精细光谱测量等领域对时间、空间高分辨位置灵敏探测器件的要求。
激光诱导等离子体光谱技术（LIPS技术）应用于金属冶炼在线成分检测因无需采样离线测量，能有效缩短检测时间，不仅可大大降低成本，节约能源，改善品质，还可以提高生产速度，增加冶金产量，同时为冶炼工艺改进提供契机，因此LIPS在线检测设备在冶炼行业生产中应用研究，不仅具有经济效益，还同样具有重要的战略意义。激光工程中心承担的国家重大科学仪器设备开发专项项目“激光诱导等离子体光谱分析设备开发和应用”，旨在研制基于激光诱导击穿光谱技术的钢水成分在线检测系统，并进行冶炼现场的应用实验，实现对所有规定检测元素的实时在线检测，实现LIPS技术冶金的生产应用，推动针对激光诱导等离子体光谱分析设备研制的技术发展及产业化规范的进程。