本申请公开了一种多层膜劳厄透镜及其设计方法，透镜包括基底层和设置在所述基底层上的衍射结构，所述衍射结构包括叠层设置的多个周期，每个所述周期均包括叠置的吸收层和间隔层，所述周期从靠近所述基底层向远离所述基底层的方向，厚度逐渐减小；每个所述吸收层和所述间隔层的截面深度为最佳截面深度*(1‑修形参数Q)，其中，Q为0.4‑1之间的任意值。根据本申请实施例提供的技术方案，通过对多层膜劳厄透镜进行修形，通过修形来实现对在制备透镜过程中产生的结构误差的补偿，不需要其他辅助光学元件的情况下，缩小其与理想的多层膜劳厄透镜出射面电场之间的差异，从而改善实际制备所得的多层膜劳厄透镜的聚焦性能。