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如何有效地控制磁化翻转，一直是自旋电子学的重要研究课题。目前主要有三种磁化控制方式:磁场驱动磁化翻转;基于自旋转移力矩效应，利用自旋极化电流直接操纵磁化翻转;全光学控制的磁化翻转，磁化翻转的方向由光的螺旋性（左旋、右旋）决定。传统的磁性存储器是采用磁场控制磁化方向进行信息编码的。为了开发高密度、高速度的磁性存储器，本文改善了磁光探测技术、研究了磁性薄膜的磁化翻转特性。本论文的主要内容如下: (1)搭建了测量磁性薄膜各向异性的系统。首先，利用旋转的交流电磁铁，测量薄膜面内360°各个方向的磁滞回线。然后，由这组磁滞回线计算饱和磁化对外磁场方向的依赖关系。最后，根据Stoner-Wohlfarth理论，计算磁化方向对外磁场方向的依赖关系，通过拟合力矩曲线得出了薄膜的各向异性场值。文中用了一种数值处理方法去除了信号的背景噪声，Co2FeAl合金薄膜的测量结果证实了此系统的可靠性，信噪比达到了200。 (2)设计了Si掺杂的垂面各向异性的石榴石薄膜(YIG)，研究了温度和磁场对其磁畴结构的影响。零场时，YIG的磁畴结构是迷宫状的，在温度从300K到7K的降温过程中，磁畴条纹变宽了20％:条纹的长尾逐渐缩短，扭曲的条纹逐渐伸直。温度诱导的磁畴结构的微小变化，是由磁弹相互作用主导的。然而，磁场诱导的磁畴结构变化非常显著。在钡铁氧体(BaFe12O19)的影响下，YIG中产生了树枝状的磁畴结构。据推测，这是一种复合磁畴结构，YIG体内和体表分别呈现出宽度40μm和10μm磁畴结构。YIG体内“记忆”了BaFe12O19的宽度40μm磁畴结构，体表重构自身宽度10μm磁畴结构。YIG体内和体表表现出不同的行为特性，是由于体内和体表具有不同的轴各向异性。 (3)研究了楔形CoFeB薄膜中的磁化翻转过程。用磁控溅射的方法制备了楔形膜Ta/CoFeB(0.4-1.6nm)/MgO2/Ta。在CoFeB厚度为0.6-0.8nm的区域，发现了垂直各向异性，此区域的磁化翻转是通过成核、自旋一致转动和磁畴壁运动实现的。将样品刻蚀成几组条形区，每组包含三个条形，一个是有间隔200μm微结构图案的间断条形，另外两个是作为参照的连续条形。实验表明，在连续条形中，矫顽力较小的部分(0.6nm厚度的CoFeB)的磁化翻转对矫顽力较大的部分（厚度为0.7nm的CoFeB）的磁化翻转有推动作用，使得后者的矫顽力减小了大约2/3。楔形膜中的磁化翻转过程类似于多米诺骨牌效应。 (4)研究了CoFeB的动力学矫顽力。生长了两种单磁性层结构:顶层结构Ta(5)/MgO(2)/CoFeB(1.4)/Ta(5)， CoFeB在MgO上面(t-CoFeB);底层结构Ta(5)/CoFeB(1.2)/MgO(2)/Ta(5)，CoFeB在MgO下面(b-CoFeB)。用MOKE系统分别在100K、200K和300 K进行了下述两种测量:固定磁场频率50Hz，测量矫顽力与交变磁场幅值的函数关系;固定磁场幅值200Oe，测量矫顽力与交变磁场频率的函数关系，并建立了一个基于热致辅助的磁畴成核和扩张模型，来解释所测量得到的函数关系。此外，本文还探索了脉冲磁场中的磁光测量方法，并且在磁场高达5T的范围内拟合了CoFeB磁化翻转的动力学参数。