本发明公开了一种高灵敏度‑图像式自相关‑FROG一体仪，输入的超快信号光场通过光纤或者空间耦合的方式输入到干涉仪中，通过调节干涉仪一端的几何距离，实现信号场和带有延时信号场的自我干涉；之后经过一块BBO非线性晶体实现二型和频过程；上转换后的信号通过整形、滤波、准直、最终采用CCD实现信号的探测。通过修改干涉仪的延时，可以实现输入信号场的自相关、FROG等高精度测量。本发明通过采用共线型的Type‑II BBO晶体，实现信号光的自相关过程。FROG测量后的结果采用非线性约束多变量优化算法进行重构。整个光路简洁高效、硬件十分容易集成化，在保证低成本的情况下达到甚至超过目前商用主流产品的灵敏度。