基于严格耦合波分析方法和模拟退火优化算法,设计了一种在正入射条件下具有宽入射波长和角度范围的偏振无关高效率多层倾斜光栅。为了提高衍射效率和带宽范围,提出了一种折射率渐变的四层三明治光栅结构。基于这种结构,设计了一种可见光波长范围内偏振无关异常反射光栅器件。数值结果表明,正入射下,该光栅具有130 nm(550~680 nm)的波长带宽,在此范围内-1级衍射效率均高于93%,同时偏振相关损耗均小于0.2 dB。此外,这种光栅结构还具有47°(-2°~45°)的入射角度带宽,以及较大的制造容差范围。