本发明中提供了一种衍射光波导器件、亮度补偿方法及AR显示器，所述衍射光波导器件包括：波导片、第一衍射微结构和第一亮度补偿膜。所述波导片包括波导片本体，所述波导片本体具有耦出区，所述耦出区位于所述波导片本体一侧；所述第一衍射微结构设置在所述耦出区内；所述第一亮度补偿膜设置在所述耦出区的出光侧，并用于将所述第一衍射微结构衍射出的光的亮度校正为第一均匀亮度，所述第一亮度补偿膜紧贴所述波导片本体，或者与所述波导片本体间隔设置。解决了现有技术中因波导层表面衍射微结构的衍射效率固定，导致光线在分束传播过程中能量的不断衰减，进而导致波导显示纯色图像时出现亮度不均匀的问题。