南京航空航天大学生物医学光子学实验室成立于2004年，挂靠多模态脑机精准驱动工业和信息化部重点实验室、自动化学院生物医学工程系和江苏省数字化医疗装备与技术重点实验室。江苏省生物医学工程学会理事长单位、生物医学光子学专业委员会主委。目前实验室有教授3人、副教授4人、讲师1人、兼职教授2人，在读博士、硕士研究生30余人。依托仪器科学与技术（生物医学信息与仪器）、精密仪器及机械、生物医学工程专业招收博士和硕士研究生。实验室形成了以生物医学光子学与肿瘤诊疗、脑认知为核心的稳定的学术梯队和科学研究方向。实验室承担了国家自然科学基金重大科研仪器研制项目2项，国家自然科学基金原创探索计划项目1项，863目标指导类项目1项，国家自然科学重点基金1项，江苏省重点实验室基金1项，国家自然科学基金9项，博士点基金1项，留学归国人员基金1项，江苏省科技支撑项目（重点）及自然科学基金10项，总计科研经费2500余万。发表SCI/EI/ISTP论文100余篇，申请及授权发明专利40余项。
实验室主要研究平台包括：肿瘤微波适形治疗与疗效评估研究平台、神经电生理与近红外脑功能研究平台、微创与术中导航与治疗疗效评估研究平台、视觉脑神经研究平台、PDT 治疗机理研究平台等。实验室与其他科研队伍建立了长期合作的关系，主要包括：湖南省肿瘤医院、中科院深圳先进技术研究院、深圳大学、东南大学中大医院、南京军区总医院医学影像科、中国药科大学、南京市脑科医院、厦门大学、鼓楼医院等。同时，本实验室与国内外光子学实验室建立了广泛的联系和合作。
