伴随着存储技术的革新与发展,基于自旋信息调控和操纵的自旋电子学已成为研究热点之一。自旋电子学作为多学科相互交叉的研究学科,不仅丰富了物理学研究内容,并且推动了自旋电子器件的发展。基于磁性材料的自旋磁随机存储以及原子系综的量子存储都是非常重要的研究内容。通过对材料自旋动力学研究可以得到其内在的自旋信息,更有利于自旋的调控,也是存储设备革新和研发的基础。自旋电子学中比较常用的两种探测技术是泵浦-探测技术和自旋噪声谱技术,它们对自旋动力学研究各有优势。泵浦-探测技术更侧重于超短时间尺度上的自旋动力学研究,而自旋噪声谱技术更侧重于本征的自旋动力学研究。本文通过两种探测技术分别研究了铁磁薄膜（CoFeB/MgO薄膜）和铯原子系综的自旋动力学过程。主要的研究内容如下:（1）描述了磁光法拉第效应超快泵浦-探测平台,可适用于高空间分辨下的铁磁系统的自旋动力学研究。光学恒温室中的三维纳米平移台,配合光学成像,可以满足小尺寸以及不同温度（4 K至350 K）需要的铁磁性材料的超快自旋动力学的研究。另外,在1 nm厚的垂直磁各向异性CoFeB/MgO薄膜上进行完整的测试,发现了其超快退磁以及磁矩进动过程。并且在一维空间内,通过控制泵浦光和探测光的距离进行空间分辨的法拉第旋转探测。（2）通过宏观原子气室的自旋噪声谱测量,我们得到典型的¹³³Cs原子的自旋噪声谱,以及自旋相干寿命和g因子等基本信息。并且,对自旋噪声谱的功率、磁场以及失谐频率等参数依赖关系做了研究。自旋弛豫速率失谐频率谱的展宽与吸收光谱相似⁵00 MHz,由于多普勒非均匀展宽,总噪声强度强烈依赖于激光相对于原子共振跃迁的频率失谐。（3）在空间局域较强的微米气室中,自旋弛豫速率失谐频率谱的线型为洛伦兹分布。实验测量得到的自旋弛豫速率失谐频率谱的展宽⁴GHz,明显大于宏观原子气室中⁵00 MHz的多普勒非均匀展宽。在微米气室中,由于较强的均匀展宽,总噪声的失谐频率谱中心处出现明显的凹陷。并通过建立简化的物理模型来计算微米气室的展宽机制,在实验与理论中解释了原子的均匀展宽特性。