依托光电所，于1991年由原国家计委批准，利用世界银行贷款建立，1993年对外开放。现任学术委员会主任周炳琨院士，实验室主任罗先刚研究员。 

　　实验室以推动微细加工光学技术中的关键科学和技术实质性进步为目标，以基础研究服务于国家重大战略需求为宗旨，瞄准微纳光学国际前沿，围绕电磁波与微纳结构相互作用，深入研究微纳结构中电磁波的新现象及机理、微细结构产生方法，建成新概念材料、微纳结构器件及系统等方面的基础和应用基础创新研究、人才培养和科普基地。现有微纳光学及亚波长光学、微纳加工技术及装备、微光学与微系统、高分辨成像及光谱技术四个方向，研究内容包括超衍射光学、超构表面物理、亚波长人工结构材料、微纳结构加工技术及装备、微光学元件及应用、轻量化高分辨成像等。 

　　截至目前，实验室有在职职工65人。其中，中国工程院院士1人、研究员29人、副研究员24人。承担包括国家重大科技专项、国家重点研发计划、国家重大科研仪器研制，国家863、973计划，国家自然科学基金等项目200余项。2015年获四川省科技进步特等奖，2016年获国家技术发明一等奖和中科院杰出科技成就奖。2017年在国家重点实验室评估中评为优秀。