Die Abteilung Festkörperlaser und Nichtlineare Optik befasst sich mit der gezielten Optimierung der Strahlqualität von Festkörperlasern – insbesondere Scheibenlasern – im Dauerstrich- oder Pulsbetrieb sowie deren Leistungsskalierung in den Multi-Kilowatt-Bereich. Im Fokus steht dabei die Applikation von Laserstrahlung über große Distanzen sowie die Entwicklung augensicherer Laserkonzepte für Anwendungen, wie die Erfassung und Entfernung von Weltraumschrott, die lasergestützte Luftverteidigung oder auch die optische Energieübertragung mit Lasern (Laser Power Beaming).
Für andere Bereiche, wie zum Beispiel Atmosphärenforschung, Kommunikation oder Ferndetektion, werden lasergestützte Messverfahren entwickelt und untersucht. Dies umfasst insbesondere Methoden der Nichtlinearen Optik, um eine individuelle Wahl der Emissionswellenlänge bei hoher Frequenzstabilität zu ermöglichen.