通常采用掃描自相關儀來測量飛秒脈沖寬度。傳統的自相關儀一般采用單向位移掃描方式，即采用電動機帶動反射鏡在一維方向移動；也有采用往返振動掃描方式，即用一揚聲器帶動反射鏡在一維方向發生振動提供時延。隨著自相關儀測量方法的不斷改進，目前多數采用旋轉位移掃描方式，即采用電動機帶動一石英塊轉動，根據光束在石英塊中傳播的路徑不等，給兩臂光束提供時延。采用這種方式克服了單向位移掃描的間斷測量問題，也避免了往返振動掃描的非線性時延，能夠周而復始地線性實時讀出顯示，并具有良好的穩定性。
利用自相關儀測量激光的脈沖寬度，整套系統應包括光學系統和用于控制和顯示的計算機系統。強度自相關儀的光學系統類似于邁克爾遜干涉儀的結構。
根據激光脈沖寬度的定義，如果將自相關儀接入示波器，在屏幕上顯示出自相關曲線的波形，按設定的示波器時間基A，可以讀出其半寬度格值X，而其實際值必須考慮定標因子Tt(p)，即X—(Tt)。這里T為延遲時間，t為掃描時間。T(t)對于不同類型的儀器是不同的。
自相關儀一般利用到的光學非線性效應有：二次諧波產生（SHG）、雙光子吸收（TPA）、以及更高階的非線性效應。新特光電的自相關儀，將激光的時間量變成空間量，即將時間的測量變成對長度的測量。將脈沖激光用50/50的分光片分成兩束，利用鏡片組在一束光里引入延遲，然后將兩束光合并，讓一束激光對另外一束光進行掃描，使得合并后的激光通過非線性晶體產生非線性效應，或者直接采用雙光子吸收測量，再由示波器進行接收，這樣就可以得到激光脈沖的脈寬信息。