本发明公开了多层微观结构、微过滤筛装置的制备方法及相应制备装置。所述多层微观结构的制备方法为：被准直扩束的飞秒激光聚焦到载有待光刻的光刻胶的硅基底上，硅基底作为反射界面产生反射光束，并与硅基底上的入射光束发生自干涉，形成双光子聚合焦点；当入射光束为高斯分布，双光子聚合焦点产生在所述光刻胶与硅基底界面附近，总光强达到最强，在焦点附近的所述光刻胶的聚合物同时吸收两个光子发生光致聚合反应，形成与干涉光场光强分布相似的固化点；驱动硅基底带动所述光刻胶移动，使所述光刻胶上的固化点积累成型。本发明利用光束自干涉激发双光子聚合反应，形成可调节的具有亚微米尺度的三维多层结构。