本发明公开了一种基于非周期亚波长光栅的光分束器及其设计方法，属于光电子技术领域。所述方法包括建立三维坐标系，通过一维、二维和三维光栅构成非周期的光栅基本单元，周期性的延拓所述的光栅基本单元形成具有两个偏转角度的光分束器。本发明能够实现垂直方向上光的分束，并且仅为功率分束，使子分束光仍能维持为入射光的形态；采用光栅块结构组成的光栅基本单元周期性排列，可以形成任意一维、二维或三维光栅，具有无限延拓性。