通常采用扫描自相关仪来测量飞秒脉冲宽度。传统的自相关仪一般采用单向位移扫描方式，即采用电动机带动反射镜在一维方向移动；也有采用往返振动扫描方式，即用一扬声器带动反射镜在一维方向发生振动提供时延。随着自相关仪测量方法的不断改进，目前多数采用旋转位移扫描方式，即采用电动机带动一石英块转动，根据光束在石英块中传播的路径不等，给两臂光束提供时延。采用这种方式克服了单向位移扫描的间断测量问题，也避免了往返振动扫描的非线性时延，能够周而复始地线性实时读出显示，并具有良好的稳定性。
利用自相关仪测量激光的脉冲宽度，整套系统应包括光学系统和用于控制和显示的计算机系统。强度自相关仪的光学系统类似于迈克尔逊干涉仪的结构。
根据激光脉冲宽度的定义，如果将自相关仪接入示波器，在屏幕上显示出自相关曲线的波形，按设定的示波器时间基A，可以读出其半宽度格值X，而其实际值必须考虑定标因子Tt(p)，即X—(Tt)。这里T为延迟时间，t为扫描时间。T(t)对于不同类型的仪器是不同的。
自相关仪一般利用到的光学非线性效应有：二次谐波产生（SHG）、双光子吸收（TPA）、以及更高阶的非线性效应。新特光电的自相关仪，将激光的时间量变成空间量，即将时间的测量变成对长度的测量。将脉冲激光用50/50的分光片分成两束，利用镜片组在一束光里引入延迟，然后将两束光合并，让一束激光对另外一束光进行扫描，使得合并后的激光通过非线性晶体产生非线性效应，或者直接采用双光子吸收测量，再由示波器进行接收，这样就可以得到激光脉冲的脉宽信息。