实验室紧紧围绕国家科技发展目标、国民经济的重大需求和国际前沿研究课题，以飞秒激光产生理论与技术研究和高时间、空间分辨诊断研究为基础，开展光与物质相互作用的超快现象研究和瞬态光学在信息、生物、医疗、材料等领域的基础和应用基础研究。在超短脉冲技术、超高时间分辨诊断技术、超快激光在超快现象研究及信息的快速获取与存储等领域除进行开展了创新性、前瞻性基础性研究外，还根据国家的重大需求开展了新技术探索和高技术集成研究。 瞬态光学技术国家重点实验室于2003年11月为有利于实验室的快速与可持续发展经国家科技部已批准更名为“瞬态光学与光子技术国家重点实验室”，下辖三个实验室，两个新建实验室。同时学科方向调整为：A.超快光学技术 1．超短激光脉冲产生、放大、测量机理与技术 2．飞秒激光所涉及的非线性光学问题研究 3．飞秒激光在信息、工业加工、材料、生物医学等领域的应用基础研究。B.超快现象研究 1. 新型光功能材料超快特性研究 2. 超快分子光学(含光合作用超快过程)研究C.动态观测技术 1．超高时空分辨光电诊断技术 2．瞬态场多维信息获取技术 3．空间光信息获取与处理 4．高速摄影与光电测量技术D.信息光子技术 1．超高速、超大容量全光通讯网技术与器件 2．光孤子理论与实验研究 3．超高密度光存储技术E.生物光子技术 1．高散射介质成像机理研究 2．光谱成像技术 3．激光医疗与诊断技术。
实验室承担国家及省部级重大课题，如"863"项目、"85"攀登计划项目、"973"项目、"95"攀登计划预选项目、国家自然科学基金重点项目与面上项目、中科院知识创新方向性 项目、国防军工项目、中科院重点项目、其它国家级及省部级基金、中科院百人计划以及其它委托任务等，共计116项。 实验室自成立以来，在瞬态光学技术研究领域取得了在国内外学术界和国防科技领域中有相当影响的研究成果，获得国防发明奖二等奖1项；国家科技进步三等奖1项；省部级科技成果一等奖1项；二等奖8项；三等奖3项。 2002—2006年发表学术论文396篇（其中SCI收录149篇，EI收录270篇）； 在Physical Review Letter，Physical
Review, Journal of the Optical Society of America A, Optics Express, Optics
Letters ，Optics Materials，Optics Communication, Physical Letter, Applied Physics , Applied Optics，Journal of Optics等国际重要刊物上发表论文70篇；在 Chinese Physics Letters，Chinese Physics，Chinese
Optics Letters，物理学报，生物物理与生物化学学报，光学学报， 光子学报，中国激光，强激光与粒子束等国内重要刊物上发表论文200余篇； 国际重要学术会议论文59篇（特邀报告11篇）；国内重要学术会议论文78篇（特邀报告15篇）；学术专著2部；授理发明专利35项，授权发明专利25项； 主办国际学术会议3次，国内学术会议 3次；已培养硕士、博士研究生123名。