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本申请提供了一种光栅结构的设计和制备方法，包括：构建第一映射关系，第一映射关系以光栅结构多阶衍射级次的设计衍射效率组合为输入参数，输出参数以包括光栅结构的衍射光波导的性能参数为中间输出；对第一映射关系的输入参数进行迭代调制，获取使得第一映射关系的输出参数整体最小/大化的设计衍射效率组合，将设计衍射效率组合确定为目标衍射效率组合；构建第二映射关系，第二映射关系以光栅结构的设计形貌参数为输入参数，以光栅结构多阶衍射级次的预测衍射效率组合为输出参数；对第二映射关系的输入参数进行迭代调制，获取使得第二映射关系的输出参数与目标衍射效率组合匹配的设计形貌参数作为目标形貌参数；按照目标形貌参数制备光栅结构。