本实验室长期从事半导体光电子器件研究，在我国率先实现量子阱激光器的突破，又针对不同应用目标，开拓了不同材料系、不同发射波长的量子阱激光器。先后获得中国科学院科技进步一等奖三项，国家科技进步奖三等奖二项，国家科技进步奖二等奖二项。
随着光电子器件往更小尺度、更低维方向发展，成为纳米量子光电子结构，呈现出物理内涵十分丰富的新量子现象和效应，可被用来研制具有新功能和新原理的光电子器件。本着“创新跨越，持续发展”的原则，本实验室在以往光电子材料和器件的研究与开发的基础上，以纳米光电子材料和器件为主攻方向，除光通信应用外，特别注意光电子技术在光存储、光显示、光信息处理以及激光生物医学等领域的应用。
目前的主要研究的方向有：
1.低维半导体材料生长及生长动力学研究
2.新型量子阱激光器
3.不同发射波长垂直腔面发射激光器
4.GaN基蓝光LED与LD
5.低维量子阱、量子线和量子点激光器与探测器
6.近场光学及近场光源
7.光子晶体材料、物理、器件及基于光子调控的集成技术研究
8.大功率激光器及其失效机理分析
9.光电子器件关键工艺技术研究
本实验室拥有一支以年轻人为主的五十多人研究队伍，目前现有院士一人，正研四人，副研究员五人，中级职称及技术人员十六人，博士后三人，博士、硕士生三十多人，人才梯队完善，人员搭配合理。在陈良惠院士领导下，承担着多项国家“863”、“973”、自然科学基金项目以及中国科学院重大项目。实验室装备有分子束外延（MBE）等先进的材料生长、器件工艺和测试分析设备，具有非常丰富的光电子器件的研究开发经验和能力，同时保持着与国内外一流大学、研究机构和产业界的密切联系和合作。实验室决心通过发展纳米光电子科学技术，为促进中国科学院半导体研究所成为在国际上有影响的半导体纳米量子材料和器件的科学研究中心、新型器件和新技术的孵化中心、优秀人才的培养中心而努力