1. 利用光子或電漿子人造超穎材料或介面來設計與製造微波、兆赫波、光學元件
此研究項目包含：
•   兆赫波波段之多層抗反射膜
•   寬頻且低損耗全介電反射鏡之分析、設計、製造
    a. 布拉格多層週期結構
    b. 高對比次波長介電光柵
    c. 圓柱或圓孔陣列之超穎介面
•   全介電兆赫波光纖（波導）之分析、設計、製造
    a. 中空布拉格光纖（利用布拉格多層週期結構）
    b. 中空超穎光纖 (利用高對比次波長介電光柵)
    c. 平行板波導（利用布拉格多層週期結構）
•   光纖模式分析與模式耦合設計
•   超薄多功能透鏡與反射鏡（利用圓柱或圓孔陣列超穎介面）
•   聚焦式共振腔之光偵測器
•   超穎材料全吸收體之光偵測器（利用圓柱或圓孔陣列超穎介面）

2. 低維度材料中的強場物理與非線性光學效應
此研究項目包含：
•   非線性薛丁格波動方程式
    a. 波繞射效應
    b. 克爾非線性效應（自聚焦效應）
    c. 單光子／多光子吸收與游離
    d. 穿隧游離
    e. 碰撞游離與雪崩效應
    f. 自由電子吸收
    g. 電漿加熱效應
    h. 電漿散焦效應（自散焦效應）
•   雷射剝蝕模擬：3D絕緣塊材（熔融石英、石英、藍寶石、聚甲基丙烯酸甲酯）
•   雷射剝蝕模擬：2D單層過渡金屬二硫屬化物（二硫化鉬、二硫化鎢、二硒化鉬）
    a. 超薄材料中電磁場方程
    b. 2D-Keldysh 光游離理論
    c. 2D多態游離速率方程組（至少具備一導帶、一價帶、一激子態）
    d. 2D電子-聲子雙溫度模型

3.  高功率兆赫波波源研發與物理機制探討：磁旋管行波放大器與反波振盪器
此研究項目包含：
•   磁旋管線性理論分析
•   磁旋管電子群聚機制
•   TM模式磁旋管起振條件分析
•   TM模式磁旋管非線性自洽模型
•   商用軟體模擬（Computer Simulation Technology，CST）

4.  固態與液態物質電磁特性的量測與研究
此研究項目包含：
•   利用時域頻譜分析法檢測固態與液態介質在兆赫波頻段的電磁特性
•   利用頻域網路分析儀檢測固態、薄膜、液態介質在微波頻段的電磁特性。所使用的系統包含：
    a. 窄頻雙埠方形波導系統
    b. 寬頻封閉式雙埠同軸系統
    c. 寬頻開放式單埠同軸系統
    d. 寬頻封閉式雙埠帶線系統
•   開發系統與分析方法來測量均向物質之折射率、介電常數、磁導係數
•   開發系統與分析方法來測量非均向鐵磁物質之磁導張量、飽和磁化量、磁損線寬

5.  電磁波等效群速度控制與其超光速機制探討