飛秒時間量級已經超出了電子響應速度的極限，因此不可能用快速響應的電子儀(yi) 器直接測量飛秒脈衝(chong) 的時域特性。飛秒脈衝(chong) 的特性主要是強度和相位隨時間的變化規律。
飛秒脈衝(chong) 的時域測量
根據光速 c=3*10¬8 m/s可知，1fs的脈衝(chong) 空間持續長度為(wei) 0.3微米，這個(ge) 距離可以通過精密的位移平台掃描而分辨，因此可以將測量超短脈衝(chong) 的時間寬度轉變為(wei) 空間長度而測量。最常用的方法是自相關(guan) 法，這就是把入射光分為(wei) 兩(liang) 束，讓其中一束光通過一個(ge) 延遲線，然後再把這兩(liang) 束光合並，通過一塊倍頻晶體(ti) ，或雙光子吸收/發光介質，獲得於(yu) 光強平方成正比的信號，改變延遲可得到一係列這樣的信號，這個(ge) 信號的強度對延遲的函數即為(wei) 脈衝(chong) 的自相關(guan) 信號，自相關(guan) 法分為(wei) 強度自相關(guan) 和條紋分辨的自相關(guan) 。強度自相關(guan) 法又分為(wei) 有背景和無背景的自相關(guan) 法。
線性自相關(guan)
自相關(guan) 可用如圖所示的邁克爾遜幹涉儀(yi) 實現，入射被分束板分為(wei) 強度相等的兩(liang) 束光，再在分束板上合束，在同方向共線傳(chuan) 播的情況下，一束光對另一束光掃描時，在接收器上可現實幹涉信號，由於(yu) 接收器的響應對於(yu) 光頻是緩慢的，得到的信號隻是一個(ge) 平均值，隻和時間的慢變部分有關(guan) ：設兩(liang) 束光的場強分別為(wei) A1和A2，
這是電場線性自相關(guan) 信號，第一項是常數，對應脈衝(chong) 的能量，第二項是幹涉項，這個(ge) 信號的傅裏葉變換恰恰是脈衝(chong) 的光譜，這正是傅裏葉變換光譜的原理，不反映脈衝(chong) 的時域寬度。
非線性自相關(guan)
如果引入一個(ge) 快門，或者用脈衝(chong) 自己的非線性效應作為(wei) 一個(ge) 時間開關(guan) ，即在探測器前加一個(ge) 非線性介質，如倍頻晶體(ti) ，因為(wei) 倍頻信號的強度與(yu) 基頻光的光強的平方成正比。
自相關(guan) 波形的半高寬（FWHM）與(yu) 脈衝(chong) 寬度的比值為(wei) ：1.414，這個(ge) 比值也稱為(wei) 反卷積因子，對不同的脈衝(chong) 波形，這個(ge) 因子不同，如雙曲正割型脈衝(chong) 強度自相關(guan) 波形的半高寬與(yu) 脈衝(chong) 寬度的比值為(wei) 1.543。
強度自相關(guan) 圖形隻能得到脈衝(chong) 波形的自相關(guan) 寬度信息，如果脈衝(chong) 波未知，相位不是常數的情況，難以從(cong) 強度相關(guan) 獲得脈衝(chong) 的波形和相位信息。
而條紋分辨的自相關(guan) 可以揭示脈衝(chong) 中相位的信息，但是這個(ge) 信息仍然不是唯一的，不同的波形和不同的相位仍然可以給出係統的條紋相關(guan) 圖形，說明一維的時間相關(guan) 不能給出脈衝(chong) 的全部信息，對於(yu) 非常寬的脈衝(chong) 光譜往往非常不規則，僅(jin) 僅(jin) 從(cong) 脈衝(chong) 自相關(guan) 波形不能判斷脈衝(chong) 的寬度，需要從(cong) 測量的脈衝(chong) 光譜乘以測得的相位函數做傅裏葉變換，得到脈衝(chong) 的時域形式，從(cong) 而計算出脈衝(chong) 的寬度。
三階非線性非對稱脈衝(chong) 的測量
無論脈衝(chong) 的形狀如何，二階自相關(guan) 隻能測量出對稱的曲線，利用三階非線性效應可以測量脈衝(chong) 的非對稱形狀，三階非線性自相關(guan) 采用非平衡的幹涉儀(yi) 獲得脈衝(chong) 的三階自相關(guan) 曲線，可以利用衰減器或具有不同反射比的分光片改變幹涉儀(yi) 一臂的光強。
三階相關(guan) 的光路與(yu) 二階相關(guan) 基本相同，區別隻是分束的兩(liang) 路光強不等，如圖為(wei) 光強衰減係數為(wei) 0.04的三階相關(guan) 和二階相關(guan) 的測量曲線：
從(cong) 圖中可以看出二階自相關(guan) 測量的結果是對稱的，不能區分出脈衝(chong) 的對稱性，而三階自相關(guan) 得到了非對稱的相關(guan) 曲線，可以清楚地判別出脈衝(chong) 的非對稱性。
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