本申请涉及原子频率标准技术领域，具体而言，涉及一种基于二维磁光冷却信号增强的光频标装置，包括双光子激光发射系统、真空腔体、铷原子释放源、真空维持模块以及囚禁光激光发射系统，其中：真空腔体为全封闭的正八棱柱超高真空容器，由2个底面和8个侧面组成，铷原子释放源和真空维持模块均固定在第八侧面上；双光子激光发射系统设置在第一底面的外侧；囚禁光激光发射系统包括冷却光激光器、回泵光激光器、激光合束器以及第一激光分束器。本申请采用二维激光冷却实现原子在与双光子激光光路垂直平面上的两个方向的激光冷却，增加了与双光子激光作用的原子密度，可有效解决双光子光频标中由于原子密度低导致的荧光信号强度低的问题。