1. Phổ của các nguyên tử/phân tử kim loại kiềm ở trạng thái khí: Xây dựng một số hệ đo phổ laser tiên tiến (phổ laser đánh dấu phân cực, phổ hấp thụ bão hòa, phổ cộng hưởng kép) để nghiên cứu cấu trúc phổ của các phân tử (xác định các hằng số phân tử và đường thế năng) và các nguyên tử (xác định độ tách siêu tinh tế, mô men lưỡng cực dịch chuyển) ở trạng thái khí.

2. Điều khiển các nguyên tử/phân tử kim loại kiềm bằng laser: Dựa trên thông tin về cấu trúc phổ thực nghiệm của nguyên tử/phân tử kim loại kiềm, chúng tôi lựa chọn các chùm laser có thông số phù hợp (bước sóng, cường độ, độ đơn sắc) để hãm chuyển động nhiệt và điều khiển các trạng thái nội làm thay đổi tính chất quang trong miền phổ cộng hưởng (điều khiển hấp thụ, tán sắc và phi tuyến Kerr ; tối ưu hóa các quá trình quang phi tuyến, nghiên cứu lưỡng ổn định quang và mô hình thiết bị quang tử tiên tiến).

3. Nghiên cứu về quá trình tán xạ Raman và một số đặc trưng động học của laser Raman. Nghiên cứu quá trình hình thành xung Stokes và đối Stokes trong thời gian kéo dài của một xung bơm; ảnh hưởng của các tham số buồng cộng hưởng, hoạt chất và xung bơm đến quá trình phát, hiệu suất của công suất sóng Stokes; quá trình cạnh tranh giữa sóng Stokes và sóng đối Stokes trong laser phát đồng thời Stokes và đối Stokes; một số hiệu ứng quang phi tuyến liên quan hình thành trong quá trình hoạt động của laser phát đối Stokes.

4. Nghiên cứu tính ổn định của bẫy quang học và  ảnh hưởng của các tham số động học. Nghiên cứu mô hình bẫy quang học sử dụng hai cặp chùm Gauss ngược chiều, dựa vào số liệu tính toán đối với bẫy quang học sử dụng một cặp chùm Gauss ngược chiều để tính cường độ tổng của hai cặp chùm Gauss ngược chiều. Tính toán và khảo sát được sự phân bố của quang lực tổng lên các trục trong không gian, đồng thời khảo sát được ảnh hưởng của khoảng cách d và bán kính mặt thắt lên các quang lực thành phần trên các trục trong không gian. Xây dựng biểu thức tính cường độ laser và quang lực của ba cặp chùm Gauss ngược chiều tác dụng lên hạt điện môi hình cầu. Nghiên cứu mô hình bẫy quang học học sử dụng ba cặp chùm Gauss ngược chiều. Tính toán và khảo sát ảnh ảnh của khoảng cách giữa hai mặt thắt chùm tia, bán kính mặt thắt chùm tia, năng lượng xung bơm và bán kính hạt lên cường độ tổng, quang lực tổng hợp. Từ đó chỉ ra ảnh hưởng của chúng lên cường độ tổng, quang lực tổng hợp và độ lớn vùng ổn định của bẫy.

5. Nghiên cứu về các sợi tinh thể quang tử và các vật liệu điện tử mới. Nghiên cứu các sản phẩm cụ thể về các sợi tinh thể quang tử mới được sản xuất trong viện ITME của Ba lan thông qua phần mềm mô phỏng. Từ đó, tối ưu hóa được các PCF để từ đó sử dụng khoa học công nghệ và ứng dụng vào đời sống.

6. Nghiên cứu Lý luận và nghiên cứu Ứng dụng các phương pháp dạy học hiện đại trong môn vật lý ở các bậc học (phổ thông và đại học).

7. Nghiên cứu Lý luận và Ứng dụng về phương tiện dạy học vật lý. Khai thác các phương tiện truyền thống theo hướng tích cực, nghiên cứu hiện đại hóa phương tiện dạy học vật lý, kết hợp phương tiện truyền thống và phương tiện hiện đại.

8. Đổi mới kiểm tra đánh giá trong môn Vật lý ở phổ thông và đại học.