李天初1981年以来一直在中国计量科学研究院从事时间频率基准、光电子计量、稳频激光和光干涉计量的研究工作。

　　1996～1998年，担任“光纤损耗/长度和光纤OTDR标准检定装置”课题组长。此成果2001年获中国计量科学研究院科技成果特等奖，2001年获国家质检总局科技成果一等奖，2002年获国家科技进步二等奖(第一获奖人)。此课题建立的装置于2002年被批准为国家标准，取得了良好的社会经济效益。

　　1999～2005年，担任“1.5 mm光通讯波分复用波长标准装置”课题组长。 此成果在科学意义上填补了国内近红外波段没有波长标准的空白；在实际应用上建立了我国光通讯波分复用光波长标准。

　　1999～2003年，担任“NIM4激光冷却—铯原子喷泉时间频率基准装置”课题组长，建立了我国新一代时间频率体系的源头。此成果2005年获中国计量科学研究院科技成果特等奖，获2005年国家质检总局“科技兴检奖”(第一获奖人)。NIM4铯喷泉钟的研究集中了当代国际一系列最新科学技术成果，代表了中国计量科学前沿研究的水平。NIM4铯喷泉钟的研制成功表明中国时间频率基准研究进入当今世界先进水平，标志着中国成为国际少数具有独立完整时间频率计量体系的国家之一。

　　2002至今，参加“锁模飞秒脉冲激光—微结构光纤—光学梳状频率/波长标准装置”课题的研究。 此课题将建立光学波长与微波频率的直接联系，从而改变我国波长计量体系的格局, 并为我国未来研制光频标准奠定了技术基础。

　　2002至今，担任“NIM5可搬运铯冷原子喷泉钟”课题组长。此课题将在中国计量科学研究院实验基地建立我国的时间频率基准，使我国时间频率计量基准的研究进入国际先进水平，为中国的前沿科学和国防建设服务。

　　2002至今，担任科技部科技基础专项“建立我国现代时间频率计量标准和发播体系”项目负责人。