本发明公开了一种基于超导纳米线单光子探测器的偏振测量与成像仪器，仪器包括：光束发射子系统、分振幅式光学子系统以及SNSPD探测子系统；所述光束发射子系统由飞秒光纤激光器、准直器、起偏器组成；所述分振幅式光学子系统用于对待测目标进行二维扫描，并利用分振幅法测量回波的偏振态，由光束转向镜、4个非偏振分束立方、4个不同方位角的起偏器、1个四分之一波片、准直器以及不同长度的延时线组成；所述SNSPD探测子系统用于对回波光子的探测，由低温恒温器、SNSPD器件、电压源以及时间‑幅值转换器组成。本发明利用时间‑幅值转换器与SNSPD的特性，实现对入射光多种信息的同时获取，使得偏振成像系统能够适应多种应用场景。