本发明公开了一种多级滤波的微型窄带滤波器，包括：输入准直器、一级滤波片、FP腔和输出准直器，其中：输入准直器，用于将输入的光信号扩束后经自由空间传输至一级滤波片中；一级滤波片，用于将输入准直器传输过来的光信号进行一级滤波后经过自由空间传输至FP腔中；FP腔，用于将一级滤波片滤波后的光信号进行窄带滤波后经自由空间传输至输出准直器；输出准直器，用于接收FP腔窄带滤波后传输过来的光信号，并对光信号进行耦合并输出。本发明通过结合一级滤波片和FP腔，解决了FP腔滤波器的等间隔梳状波形的应用瓶颈，实现了在大光谱范围的窄带滤波，同时基于热敏电阻和半导体制冷器TEC实现对工作温度的控制，提高了滤波器的可靠性。