方向一无线通信与系统：面向无线通信领域，重点研究通信系统中射频前端、无线信道统计特性以及通信设备的电磁兼容特性。在煤矿限定空间等特殊环境中信息的采集与传输、通信系统的构建方向优势明显，取得了创新研究成果，建设了一个具有可持续发展能力的山西省特色能源产业创新平台，为信息化建设和地方经济发展提供了科技源动力。

方向二光传感与光传输系统：面向全光通信系统中各种微纳光子结构与器件、光调控和光学传感器，以及光纤传输系统中光信号的无畸变非线性传输。在光孤子的形不变传输和控制方面优势明显，在石墨烯等离子体波导、超材料吸波器和传感器设计方面特色鲜明。所研究的各种微纳光子结构和器件可应用于全光通信和光学传感系统，光孤子的无畸变传输对提高光通信的速度和容量具有重要的意义。

方向三物联网与信息智能处理：面向特殊环境中信息的采集与处理，研究通过各类传感设备，感知各种需要的信息，将信息可靠传输到云计算平台或数据中心，运用人工智能等技术，对海量数据进行处理，实现智能化的监视和管理。

方向四：量子信息处理：面向量子信息的后处理，研究连续变量量子密钥分发(CVQKD)信息后处理技术和量子隐形传态：如基于Turbo、LDPC码的量子高斯密钥分配的一维及多维数据协调和优化 ，安全性分析，量子窃听经典复合信道的密钥容量，信息后处理GPU和FPGA加速及量子隐形传态，协调速率指标方面在国内处于领先水平，率先提出了利用特征点提高视频帧率的思想。

方向五多媒体信号处理：面向多媒体信号及跨媒体信息处理领域，研究图像、视频、语音、生物特征信号及跨媒体信息的智能处理及识别技术，开发智能视频分析系统、人体生物特征识别系统、语音处理系统及跨媒体信息处理系统等。该方向特色为面向多媒体信息应用需求，以研究智能信息处理基础理论与方法为核心，以实际应用为重点，研究成果应用于智能监控安防系统、智能交通管理及互联网多媒体等方面。