一种基于聚焦透镜轴向色差的双光束并行刻写装置，包括第一激光器、第二激光器、第一1/2波片、第二1/2波片、第一扩束镜、第二扩束镜、第一分光镜、第二分光镜、第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜、聚焦透镜、三棱镜，第一探测器和第二探测器，本发明将两束不同波长的光耦合到同一束光中，通过聚焦透镜产生轴向色差，聚焦于轴向不同位置，即光刻材料不同厚度处，实现轴向双焦点同时光刻。本发明可实现双光束同时存储，将存储的速度增加一倍，也将存储信息提高一倍，为多层光存储技术的推广运用提供基础。本发明还具有实时读取刻写信号系统，确保刻写的准确度。