本发明涉及半导体光电子光学领域，提供了一种三维光子限制光学微腔结构及其制备方法，其制备方法具体包括：提供硅衬底，利用光刻及刻蚀工艺在硅衬底上制备微米级的凹坑结构；在所述硅衬底的凹坑上沉积凹形布拉格反射器薄膜；提供用以进行光激发及光探测的光纤端面，将所述光纤端面置于凹形布拉格反射器薄膜的上方，即形成凹形布拉格反射器薄膜与光纤端面共同构成的三维光子限制光学微腔结构。通过该方法制备的三维光子限制光学微腔结构可以方便测量及分析，检测精度高，具有广泛应用价值。