本发明公开了一种光栅型广角耦合器，从底层到顶层依次包括衬底层、绝缘层、波导层，其中波导层设有光栅耦合区，所述的光栅耦合区为刻深相同、宽度随机非均匀的光栅线条结构；所述光栅线条结构的优化步骤如下：１）将光栅耦合区划分为一串等高等宽的独立小方块；２）随机产生若干组初始光栅耦合器；３）计算初始光栅耦合器在空气中形成的远场场强分布；４）计算目标函数FOM；５）FOM符合要求或优化次数已到则结束；否则选取较优的解产生新的光栅耦合器，及若干组随机初始光栅耦合器进入步骤３）继续执行优化步骤。本发明具有对耦合角度不敏感的特性，可将不同传播角度的空间光信号直接耦合进平面光波导或光纤中，所优化出的结构，简单易制备。