随着半导体工艺不断微缩,大规模集成电路因高功耗带来的一系列问题已越发成为性能提升的重要掣肘。由此,在超越摩尔的技术路线下,基于新型磁性材料的自旋波器件旨在通过自旋波来实现信息的高速传输及逻辑运算以替代传统的电荷传输方法。自旋波通常在各类磁性材料中被激发传播,材料的选择是决定自旋器件基本性能的关键因素。其中钴基赫斯勒合金具有较高居里温度和自旋极化度以及非常小的阻尼系数,被认为是自旋波器件的候选材料之一。此外磁性层间交互耦合薄膜因为其独特的自旋动力学特性,使其在量子信息处理和存储中的受到广泛关注。另一方面,飞秒激光技术在超快时间尺度上为超快自旋动力学的研究提供了有力的助力,促进了自旋电子技术的发展。其中磁性薄膜中的超快自旋动力学研究近年来一直是凝聚态物理研究的热点,而目前对超快时间尺度下磁性材料的自旋相关机制仍有许多值得探索的地方。例如,赫斯勒合金和磁性交换耦合薄膜中的自旋进动及自旋波动力学过程涉及丰富多变的物理现象,需要进一步开展实验研究,为揭示相关动力学机理提供参考。因此本文的主要工作如下:第一,基于泵浦-探测磁光测量技术搭建了时间分辨多分量磁光克尔光谱系统,该系统具有百飞秒量级的时间分辨能力。我们在多分量磁光克尔光路设计、背景噪声抑制和微弱信号采集等方面对系统进行了优化。经实验测试,测量自旋动力学可达到良好的信噪比。此外,可以根据需求测量不同的磁光效应分量,并可实现多分量观测的快速切换。第二,研究分析了全赫斯勒合金薄膜Co2FeAl0.5Si0.5在磁场和激发强度依赖下的自旋动力学。在60nm和100nm薄膜中观测到激发了体静磁自旋波（VMSW）和垂直驻波自旋波（PSSW）,同时在150nm和200nm薄膜中仅观察到Kittel模。三种自旋波模式中VMSW模和Kittel模的等效阻尼表现出强烈的场依赖性,这两种模式之间存在显著差异,可分别归因于自旋波群速度的场依赖性和磁不均匀性。VMSW模和PSSW模等效阻尼随激发强度的增加而增加,显示了电子-声子散射增强的主要机制。而Kittel模等效阻尼随着激发强度的增加而减小,则进一步证明了磁不均匀性是主导因素,从而抑制了VMSW模的激发。第三,研究了垂直磁场下磁性层间交换耦合结构人工反铁磁耦合薄膜CoFeB/Ir/CoFeB的超快自旋动力学过程,在时域进动信号中观察到了人工反铁磁共振模式的光学支和声学支。根据对时域信号磁场依赖下的拟合分析,展示了人工反铁磁中声学模和光学模之间强烈的磁振子-磁振子耦合,验证改变垂直磁场调谐磁振子-磁振子耦合是可行的。另一方面,我们的结果与文献已报道的相比较,进一步显示了非对称人工反铁磁结构对磁振子-磁振子耦合的影响。