Хм, похоже Вам тут нагадали все существующие оптические методы измерений коротких лазерных импульсов.
Конечно, их реализация отличается от догадок, но все они подходят под указанные категории:
Цитата(DmitrijProF @ Sep 15 2014, 16:45)

1. Все равно она большая и дорогая.
2. Это было бы круто. Но чрезвычайно громоздко.
Возможно, в Вашем случае, проще всего использовать подходящий (стабильность, полоса возбуждения, время послесвечения) люминесцентный (благо их вокруг предостаточно) экран или накладку перед фотоприемником. Вероятно, потребуется калибровка.