Tematyka badań realizowanych w Katedrze Optoelektroniki skupia się na technologii światłowodów planarnych i paskowych oraz zastosowaniu układów optoelektronicznych, w tym układów optyki zintegrowanej do budowy sensorów różnych wielkości fizycznych i chemicznych. Dla zastosowań sensorowych prowadzone są badania światłowodów włóknistych, w oparciu o które opracowano optyczne czujniki przesunięcia i wibracji jak również czujniki temperatury, natężenia pola elektrycznego, pola magnetycznego oraz prądu elektrycznego. Osobną, bardzo ważną grupę układów optoelektronicznych stanowią sensory gazów dla zastosowań w monitorowaniu środowiska naturalnego oraz dla diagnostyki urządzeń elektroenergetycznych. W optycznych systemach metrologicznych wykorzystywane są zjawiska: powierzchniowego rezonansu plazmonowego, interferencji międzymodowej, spektroskopii pola zanikającego itd. Opracowane i wytworzone falowody optyczne wykorzystano do budowy soczewek planarnych, jedno i wielomodowych elementów pasywnych optyki zintegrowanej oraz w technologii czujników planarnych w układach z modulacją amplitudy oraz do wytwarzania monolitycznych czujników interferencyjnych w podłożu szklanym. Opracowane technologie wytwarzania światłowodów paskowych pozwalają na budowę planarnych rozgałęziaczy typu Y, planarnych interferometrów NxM w konfiguracji Macha-Zehndera oraz wielomodowych refraktometrów planarnych.

W Katedrze Optoelektroniki prowadzone są zaawansowane badania właściwości fizycznych nanostruktur, w tym grafenu, metodami: mikroskopii sił atomowych, mikroskopii konfokalnej, mikroskopii w polu bliskim, spektroskopii ramanowskiej, rentgenowskiej, spektroskopii UV, Viz, IF.

Praca badawcze Katedry dotyczą również zastosowania akustycznych fal powierzchniowych do analizy gazów.

Powierzchniowa fala akustyczna (ang. SAW – Surface Acoustic Wave) typu Rayleigha z linią opóźniającą w pętli sprzężenia zwrotnego, w układzie oscylatora może być wykorzystana do detekcji gazów. Sensor tego typu wykonany jest na podłożu piezoelektrycznym, w którym wytworzony jest tor akustyczny pokryty cienką warstwą polimeru lub związku makromolekularnego (np. ftalocyjaniny), pełniącą rolę warstwy sensorowej. Efekty sorpcji i adsorbcji powodują zmianę prędkości fazowej SAW, czego efektem jest zmiana częstotliwości pracy oscylatora. Przeprowadzono badania wykorzystując cienkie warstwy różnych metaloftalocyjanin (MePc), polimerów oraz tlenków metali. Należy zauważyć, że układy z SAW mogą zostać wykorzystane do budowy matrycy akustycznych sensorów gazów.

Katedra prowadzi działalność naukowo-badawczą w zakresie zjawiska emisji akustycznej. Emisja akustyczna w ciałach stałych może być z powodzeniem stosowane w badaniu stanu naprężeń mechanicznych materiałów oraz stabilności konstrukcji. Zastosowania te wynikają z natury zjawiska emisji akustycznej. Fale sprężyste emisji akustycznej generowane w procesie elastycznej deformacji wskazują na występowanie zmian w strukturze badanych materiałów.

W ciągu ostatnich kilku lat w Katedrze Optoelektroniki zaproponowano i wykorzystano kilka różnych systemów pomiarowych bazujących na zjawisku emisji akustycznej. Układy te dokonywały rejestracji (makroskopowych parametrów oraz pojedynczych impulsów emisji akustycznej, w czasie rzeczywistym) oraz analizy zarejestrowanych impulsów w sposób zapewniający akwizycję podstawowych i zaawansowanych deskryptorów sygnału emisji akustycznej. Zostały opracowane wysoko zaawansowane systemy diagnostyki transformatorów energetycznych metodą EA.

W Katedrze Optoelektroniki prowadzone są badania w zakresie wykorzystania metod akustycznych i optycznych w diagnostyce i terapii medycznej. We współpracy z Instytutem Techniki i Aparatury Medycznej w Zabrzu oraz ze Śląskim Uniwersytetem Medycznym został opracowany system do optycznej diagnostyki chorób nowotworowych. System ten uzyskał najwyższe wyróżnienia: Gold Medal with Mention oraz Grand Prix de Jury na Światowych Targach EUREKA & INNOVA w Brukseli w 2007 roku. Katedra Optoelektroniki prowadzi również m.in. badania nad opracowaniem sytemu monitorowania komory sztucznego serca. Rezultatem tych badań jest m.in. opracowanie zarówno akustycznego, jak również optycznego sytemu do określania chwilowej objętości krwi w komorze wspomagania serca. Badania realizowane są we współpracy z Fundacją Rozwoju Kardiochirurgii w Zabrzu i Instytutem Techniki i Aparatury Medycznej. Zaproponowane rozwiązania są nowością naukową i techniczną w szerokiej skali międzynarodowej.