本系的研究方向以「光學」為主，包括光學工程、光學設計、薄膜光學、光電檢測、光資訊處理、固態照明、顯示技術、光電材料與元件、奈微光電工程與雷射等。歷年學術論文質量均佳，近三年每年平均有60篇SCI論文，並積極參與跨校、系整合型研究與計畫，目前本系已有五個國科會整合型計畫。亦有兩件大型經濟部學界科專計劃，與教育部卓越計劃及後卓越計劃。突顯了本系教師跨系、跨校進行整合研究計畫的能力與學術合作之企圖心。除教師之優秀表現外，本系多位學生亦榮獲國內外會議之論文獎、傑出研究生獎學金及國科會之千里馬補助赴國外合作學校進行學術研究交流。本系傑出的研究成果亦獲得產業界的肯定，2005 年台達電子更捐贈本系兩億五千七百萬元供興建國鼎光電大樓之用，該大樓已於2008年動土，預計於2010年完工啟用，使本系的教學與研究環境與設備更加完善。