本发明公开了一种长脉冲高功率毫米波三端口功率分配光栅，包括：三端口微波腔体组件和微波光栅组件。三端口微波腔体组件包含微波腔本体、波导臂和腔体盖，微波光栅组件斜插入至三端口微波腔体组件内。当毫米波由端口A进入后，到达光栅时，与光栅栅格片垂直的极化分量将沿着原来方向继续传输至端口B输出，与栅格片平行的极化分量将被90°反射至端口C方向输出，从而实现微波功率分配。功率分配比例与入射波的极化方向有关，灵活控制极化方向即可灵活调节功率分配比例。本发明用于毫米波岩石钻探实验研究中，在极化调节设备配合使用情况下，可以实时调节由波源回旋管输出的高功率毫米波功率在两支路的比例，从而可以实现对加热岩石毫米波功率快速、大范围调控。