光电子材料广泛应用于信息、医疗、能源和国防等领域，包括光学功能材料、激光材料、发光材料、光纤材料、光存储材料、光转换材料、光集成材料等。

光学功能材料。通常是在光、电、声等外加场作用下具有明显光学性质变化的一类材料，可起光的开关、调制与偏振等功能。按材料与外场相互作用的不同，分为电光材料、磁光材料、声光材料、热光材料、非线性光学材料以及激光材料等多种。

激光材料。能够把各种泵浦（电、光、射线）能量转换成激光的材料，由基质材料和激活离子两部分组成。由于物质结构上的差异，不同种类产生激光的具体过程比较特殊。

发光材料。物质内部以某种方式吸收能量并将其转化成光辐射（非平衡辐射）的材料。主要组分是稀土金属化合物和半导体材料，应用于显示显像、新光源、X射线增光屏等各个方面。

光纤材料。实现信息传输功能的材料，使用最多的是硅、砷化镓材料，分为单模光纤、多模光纤、特种光纤等，具有带宽宽、无串音、抗核辐射等优点。

光存储材料。借助光束作用将数据信息临时或长期写入、读出并保证数据完整安全存放的材料。包括无机卤化银胶片、有机光存储材料和半导体无机相变材料等。

光转换材料。通过光生伏打效应将太阳能转换为电能的材料，包括红外材料、激光材料、光纤材料、非线性光学材料等。

光集成材料。用于制造光电子集成器件的材料，常用的光集成材料主要是砷化镓、磷化铟和复合衬底等。