实验室依托于西北大学，成立于1995年12月。
实验室主任侯洵，中国科学院院士，国家攀登计划项目“飞秒激光技术与超快过程研究”首席科学家；西北大学双聘教授；中国科技大学、西安交通大学、华南师范大学兼职教授；中国物理学会理事、陕西省物理学会理事长；中国光学学会常务理事、陕西省光学学会理事长。曾获多项重大科研成果和奖励，国家有突出贡献的科学家。一直从事光电阴极、光电子技术及快速光电器件的理论与技术研究，在瞬态光学和光电子学学科领域造诣很深，在国内外都具有重要的影响，是我国瞬态光学和光电子学领域的杰出代表。
实验室学术委员会主任高鸿，中国科学院院士，著名分析化学家，我国分析化学学科学术带头人之一，我国近代仪器分析的奠基人，在国内外享有崇高声誉。1943年毕业于中央大学化学系。1947年获美国伊利诺大学博士学位。南京大学与西北大学终身教授。长期从事电分析化学基础理论、新方法、新技术的研究，特别是极谱分析基础理论研究。在悬汞电极研究方面，提出了汞齐扩散电流理论，金属在汞中扩散系数测定方法与金属在汞中的扩散公式等。对极谱学各分支的各种电极过程导出电流方程式并进行了实验验证，澄清了一些争论的问题。系统地研究和发展了示波分析方法，开辟了一个分析化学的新领域。
本重点实验室拥有伍结构合理的教师队伍，现有专职研究人员20人，其中教授6人、研究员1人、副教授2人、副研究员2人、讲师7人、助理研究员1人、助教1人。整个学科队伍富于创新精神，理论基础扎实，知识结构合理，在瞬态光学与超快过程、生物光子学、光电子技术与器件、光功能材料等领域的研究卓有成效。
本学科目前有总面积1500余平方米光学超净实验室，拥有纳米材料与光功能材料制备与测试实验室，生物光子学制样实验室、电磁屏蔽室等实验环境。各类大型仪器设备价值3000余万元，包括用于理论计算的大型机群，用于实验测试的飞秒激光器、YAG纳秒激光器、光学参量振荡器、准分子激光器、拉曼光谱仪、原子力显微镜、比率荧光光谱仪等大型仪器设备。
