Нанофотоника, радиофотоника, твердотельная электроника и радиофизика СВЧ и КВЧ;
Полимерные и керамические композитные наноматериалы и новые физические эффекты в них;
Математическое моделирование физических процессов;
Педагогические инновации.
Основные публикации:
Волоконные и интегральные оптические устройства для систем связи : учеб. пос. / Н. М. Ушаков [и др.] ; Минобрнауки РФ, ФАО, Саратовский гос. технич. ун-т. - Саратов : Саратовский ГТУ, 2006 (Саратов : Кросс-Н). - 156, [2] с.; 20 см.; ISBN 5-7433-1647-3