本实用新型公开的属于光学防伪技术领域，具体为双重二氧化钛纳米光栅防伪结构，包括基材、第一重二氧化钛纳米光栅防伪结构和第二重二氧化钛纳米光栅防伪结构，所述第一重二氧化钛纳米光栅防伪结构和第二重二氧化钛纳米光栅防伪结构均位于基材上，所述第一重二氧化钛纳米光栅防伪结构和第二重二氧化钛纳米光栅防伪结构相互垂直，本实用新型的有益效果是：实现突破光的衍射极限的纳米光栅防伪结构加工；在暗场光学显微镜下，用不同方向的光照射所加工防伪结构表面，可以分别观察到第一重二氧化钛纳米光栅防伪结构和第二重二氧化钛纳米光栅防伪结构，进而实现一种整体尺寸为微米级，可叠加双重防伪图案的防伪方式。