瞬态光学与光电子学是重点实验室的重要研究方向之一，主要研究（1）瞬态光子信息技术；（2）超快诊断技术；（3）X射线图像诊断；（4）新型材料超快光学性质等。瞬态光子信息技术研究不同时间尺度下（从微秒到飞秒）超快过程的实时成像技术，包括超快分幅成像、扫描成像、超快光谱学、超快太赫兹探测/成像、超短激光脉冲测量等方面的研究。超快诊断技术主要从事超快、高分辨、高灵敏、宽光谱等特种图像信息获取及光辐射探测技术研究。基于光电子、超快与光电成像等领域的前沿，重点发展国防和国民经济中急需的关键技术。X射线图像诊断技术以X射线成像科学研究为基础，研究发展数字X射线成像应用理论和应用技术，重点开展X射线相位衬度成像的应用基础研究、数字X射线成像在工业、医学诊断中的关键技术研究。

本方向有全职教师21人。本研究方向建设有深圳市微纳光子信息技术重点实验室、深圳市激光工程重点实验室、超快诊断技术研究平台、X射线图像诊断科学与技术研究平台等科研平台。近五年，主持科研项目包括国家16项、省部级项目16项、市级项目25项，合计经费约4千万元。在Opt. Lett.、Opt. Express等期刊发表SCI论文230余篇，授权发明专利38项。