本申请公开了一种衍射光波导，其光栅结构包括布置成阵列的多个光学单元结构，光学单元结构的横截面具有两端小、中间大的形状，横截面的长度L和最大宽度W满足0.2L≤W≤0.8L，并且在其上顶点和左顶点、上顶点和右顶点、下顶点和左顶点、以及下顶点和右顶点之间分别形成第一轮廓曲线、第二轮廓曲线、第三轮廓曲线和第四轮廓曲线。本申请还公开了包括该衍射光波导的显示设备以及用于该衍射光波导的设计和形成方法。根据本发明实施例，通过基于曲线方程来设计光学单元结构的横截面，具有非常高的设计自由度，并且能够更好地调控衍射光波导耦出效率的分布，有利于获得性能更佳的衍射光波导的设计方案。基于该波导设计方法的波导形成方法具有相应的优点。