本发明公开了一种基于梯度沟槽线结构的片上集成解波复用器件及设计方法，该解波复用器件在SOI平台的波导硅层上沿长度方向顺次刻蚀有第一层沟槽线组和第二层沟槽线组，其中，第一层沟槽线组为聚焦层，复用光波耦入聚焦层内，聚焦层将复用光波中的第一波长光波进行聚焦，将复用光波中的其他波长光波折射到第一波长光波焦点的两侧范围内；第二层沟槽线组为波分层，波分层对不同波长光波产生不同的等效折射率，以使不同波长的光波沿不同路径输出，实现复用光波的解复用。本发明结构设计直观，通过聚焦方法减少光波损耗，解决了传统设计中的复杂性、损耗高和调控性不足的问题，且器件体积小、重量轻，便于集成和部署。