本申请涉及一种衍射光波导结构、光学装置及头戴式显示设备。衍射光波导结构包括波导片、透光板、面胶层、框胶和衍射组件；所述波导片与所述透光板层叠交替设置且任一所述波导片位于相邻两个所述透光板之间，所述框胶位于所述波导片一侧表面且所述框胶与所述透光板、所述波导片围成容置空间，所述衍射组件收容于所述容置空间中；所述面胶层位于所述波导片背离所述容置空间的一侧表面并与对应的透光板固定连接。通过上述方式，使得透光板能够充分波导片贴合，透光板受到外力冲击时作用力均匀作用于波导片上，进而提高衍射光波导结构的结构强度。