石墨烯具有独特和优异的物理性质，在力学、电学、光学、热学等领域都有巨大的潜在应用价值，是目前国际上研究得最热门的材料之一。石墨烯中载流子的能量弛豫和空间输运是石墨烯器件应用的主要物理基础，具有重要的研究意义。本文通过光学泵浦-探测技术对石墨烯中载流子的弛豫和扩散动力学进行了实验研究，获得了以下成果:　　发现了石墨烯中错误的载流子弛豫动力学信号，错误信号产生的直接原因是测量过程出现了反相电压波形，而根本物理原因则在于泵浦脉冲序列的加热效应。　　研究了石墨烯载流子弛豫过程的浓度依赖性，建立了石墨烯的瞬态光电导模型，获取了石墨烯的载流子寿命，动量散射时间，光学声子寿命等重要的物理参数随载流子浓度的变化规律。通过光电导模型的模拟发现了石墨烯载流子弛豫动力学信号多样性的物理根源为光电导的多参数依赖性。　　提出了一种测量石墨烯载流子扩散系数的新方法——光栅成像-饱和吸收光谱法。该方法具有测量灵敏，操作和装置简单，空间分辨能力强等优点。利用该方法对石墨烯的扩散系数进行了成功的测量，得到的扩散系数在6500-8500cm2/s的范围内变化，与已报道结果吻合，提取了石墨烯的电子有效质量，发现其有效质量非常小，与理论预测的“石墨烯中载流子无质量”的结果一致。　　半导体自旋电子器件有望突破目前微电子器件尺寸减小所遇到的散热、负面量子效应显著等瓶颈而成为目前的研究热点，而半导体中的电子自旋输运规律则是其自旋器件的物理基础，极具研究价值。但目前测量电子自旋输运的实验方法均存在一定的局限性，为了克服这些局限性，本文第五章提出了一种新方法——空间光调制器成像-饱和吸收光谱法。该方法具有测量灵敏，操作和装置简单，空间分辨能力强等优点。利用该方法对已知自旋扩散系数的GaAs体材料样品进行了成功的测量，验证了该方法的有效性。同样利用该方法对自旋电子学的重要材料(110)GaAs量子阱中的自旋扩散系数进行了测量，得到了扩散系数在室温下载流子浓度简并区的变化规律，发现了影响该材料自旋扩散的主要散射机制为电子-纵向光学声子散射。