Группа «Импульсные газоразрядные лазеры» (позже - Лаборатория физической оптики) была создана в Оптической лаборатории ФИАН в середине 60-х годов. Основное направление работ уже много лет - исследования и разработки импульсных газоразрядных лазеров, преимущественно лазеров на парах металлов и их соединений.

Наибольшее внимание уделялось лазерам на переходах с резонансных на метастабильные уровни (R-M переходы, R-M лазеры). Были исследованы лазеры на атомных R-M переходах меди, золота, свинца, марганца, бария, висмута, а также на ионных R-M переходах ртути и кальция, использующие импульсные разряды в парах этих металлов с инертными буферными газами. На многих переходах лазерная генерация была получена впервые. Кроме того, изучались лазеры на парах бромида и хлорида меди, генерирующие на R-M переходах меди.

Сотрудникам ЛФО принадлежит разработка саморазогревных лазеров на парах металлов, что открыло широкие возможности изучения этих лазеров и разработки их промышленных образцов. Результаты исследований лаборатории были защищены отечественными и международными патентами, опубликованы в ведущих мировых научных журналах и доложены на российских и международных конференциях.

Наряду с исследованием R-M лазеров значительные усилия были также направлены на изучение и разработку оптических систем с усилителями яркости, использовавшими в качестве усилителей активные элементы R-M лазеров. Создание, исследование и разработка таких систем также была осуществлена впервые. Оказалось, что активные среды R-M лазеров обладают очень высоким усилением, что впервые позволило усиливать изображения объектов от сотен до 10⁴ раз за один проход усилителя без заметного ухудшения качества изображения. Были изучены необычные особенности таких усилителей, связанные с их нелинейностью, возникающей из-за насыщения усиливающей среды. 

За разработку лазеров на парах металлов и их соединений и оптических систем с усилителями яркости на их основе ведущие научные сотрудники группы, Г.Г.Петраш, А.А.Исаев, М.А.Казарян, С.В.Маркова, получили в 1980 году Государственную премию по физике.

В последнее время в ЛФО проводятся исследования, направленные на создание нового типа газоразрядных лазеров, предложенного в лаборатории. Для создания инверсии населенностей рабочих уровней в этом случае предполагается использовать процесс ион-ионной рекомбинации положительных и отрицательных ионов. Проведенные оценки показали, что использование ион-ионной рекомбинации, обладающей селективностью накачки и большой скоростью, может привести к созданию импульсных лазеров с высокой эффективностью и мощностью, генерирующих в различных областях спектра. С другой стороны, состав активных сред таких лазеров более сложен, чем лазеров на R-M переходах или лазеров на трехчастичной рекомбинации. В рамках этого направления проводится работа по поиску пар ионов и условий эксперимента, наиболее подходящих для селективного заселения уровней в процессе ион-ионной рекомбинации. Наряду с этим, проводятся эксперименты, имеющие целью обнаружить и исследовать заселение атомных уровней в процессе ион-ионной рекомбинации. На данном этапе в основном рассматривается ион-ионная рекомбинация положительных ионов металлов с отрицательными ионами галогенов и халькогенов.

Сотрудники лаборатории традиционно уделяют большое внимание применению полученных результатов. В настоящее время лазеры на парах металлов и их соединений, помимо использования в научных исследованиях, нашли успешное применение в лазерном разделении изотопов, обработке материалов, системах связи, батиметрии, медицине, косметологии. В последнее время исследуется возможность применения лазера на парах меди в нанотехнологиях: проводятся исследования нелинейно-оптических свойств металлических наночастиц и полупроводниковых нанокомпозитов, а также изучается возможность создания заданных пространственных распределений нанообъектов в сопряженных резонаторах систем с усилением яркости.