本发明涉及一种基于周期性介质波导的多模交叉结构及其设计方法，该多模交叉结构包括呈十字交叉型排列的直线传输波导，直线传输波导包括直波导、倒锥形波导、位于倒锥形波导尖端的半圆柱形波导，以及距离半圆柱形波导一定距离的圆柱形波导阵列，圆柱形波导阵列包括若干个间距逐渐增大，且半径逐渐减小的圆柱形波导，圆柱形波导沿所述倒锥形波导的中心轴线排列，该结构采用具有周期结构的耦合谐振光波导CROWs来构建多模交叉单元，使得多个纵向传播模式在一个交叉结构上同时实现低损耗、低串扰的交叉功能，器件结构十分紧凑，解决了传统波导交叉方案无法利用单个交叉结构实现两个以上的纵向模式同时高效交叉的难题。