飞秒差分光克尔门及基于该光克尔门的成像装置和方法。探测光路上依次设有待测目标、散射介质,由起偏器、光克尔介质、第一分束片、两个四分之一波片和两个检偏器组成的飞秒差分光克尔门,及两个单脉冲触发CCD;起偏器的偏振方向与飞秒探测脉冲光的偏振方向相同,两个检偏器的偏振方向与起偏器的偏振垂直方向分别呈正、负2~5°外差角;开关光路上设有半波片和光学延时线,飞秒开关脉冲光与飞秒探测脉冲光在光克尔介质内部重合。在两个单脉冲触发CCD上分别得到正、负外差单脉冲选通图像,两图相减得到待测目标的飞秒差分光克尔门单脉冲选通图像。本发明实现了高信噪比的单脉冲成像,具有高时间分辨、高图像对比度和高系统分辨率等优点。