مقالات اصلی: فاصله یاب لیزری و جداسازی ایزوتوپ لیزر بخار اتمی
در سال 1969 ، خان با مدرک دکترا در فیزیک نوری به کشور خود ، پاکستان بازگشت ، اما هنگامی که در کمیسیون انرژی اتمی پاکستان (PAEC) مشغول به کار شد ، در تحقیقات کاربردهای فیزیک هسته ای یافت. خان در تاسیس گروه لیزر در سال 1969 نقش مalثری داشت و تا سال 1981 به اولین مدیر موسس آن خدمت کرد. در دسامبر 1971 ، او با منیر احمدخان ، فیزیکدان راکتور ملاقات کرد و بعداً در کنفرانسی که در تصمیم گیری توسعه برنامه تسلیحات هسته ای در ژانویه 1972 مalثر بود شرکت کرد.
دوران حرفه ای او بیشتر در موسسه علوم و فناوری هسته ای ، یک سایت آزمایشگاهی ملی ، جایی که کارهای اولیه او بر طراحی و ساخت فاصله یاب لیزری برای ارتش پاکستان در دهه 1970 و ساخت نمونه های اولیه برای ارتش متمرکز بود ، انجام می شود.: 6 پس از آزمایش هسته ای هند در سال 1974 ، علاقمندی خان در غنی سازی U238 با درجه تسلیحات و استفاده از جداسازی ایزوتوپ های مبتنی بر لیزر پیچیده در مقایسه با سانتریفیوژهای گازی نسبتاً آسان تر بود که توسط بشیرالدین محمود در آن زمان مورد علاقه بود: علیرغم تخصص و حمایت او ، این برنامه به نفع استفاده از روش سانتریفیوژهای گازی در ابتدا تحت فرمان بشیرالدین محمود در سال 1974 بود ، اما بعداً به دانشمند واجد شرایط ، دکتر عبدالقادر خان در 1976 رفت. با این وجود ، خان به کار بر روی جداسازی ایزوتوپ های مبتنی بر لیزر با پشتیبانی منیر احمد خان ادامه داد و بعداً از تخصص خود در جداسازی ایزوتوپ اتمی بر اساس لیزر Pu239 در موفقیت استفاده کرد. سالهای متمادی - علاقه ای به تحقیقات خود داشت که او در طول حرفه اش مشتاق بود:
در سال 1981 ، خان به آزمایشگاه اپتیک در موسسه علوم و فناوری هسته ای در نیلور رفت ، که اولین مدیر آن بود. در سال 1990 ، هنگامی که برنامه فاصله یاب لیزری وی بین رقابت با آزمایشگاه های تحقیقاتی خان (KRL) در کاهوتا قرار گرفت ، خان در کانون اختلاف نظر قرار گرفت. وزارت دفاع قراردادی را برای انجام مطالعات مقدماتی در فاصله یاب های لیزری برای ارتش پاکستان منعقد کرد و نمونه اولیه آن در کنار برنامه های LRF انگلیسی ، آمریکایی ، روسی و چینی با موفقیت انجام شد. قرارداد فدرال و بودجه بعداً به KRL در Kahuta به عنوان اولویت اختصاص داده شد ، و یک داستان در پاکستان Observer در 1990-1991 منتشر شد. در سال 1998 ، خان دانشمند ارشد PAEC شد و با تیم اپتیک خود در آزمایشات هسته ای بلوچستان در پاکستان شاهد بود.