Chantal Ramazani, som nu gömmer sig, tror att avsikten var att blockera Katumbis bud på ordförandeskapet i val som skulle hållas i november.
President Joseph Kabila krävs av konstitutionen för att avgå i år, men inget valdatum har fastställts.
Underrättelsetjänsten förnekar anklagelserna.
Afrika Live: Mer om detta och andra berättelser
Förra månaden dömdes Katumbi för att ha sålt olaglig egendom och dömdes till tre års fängelse i sin frånvaro.
Den 51-årige affärsmannen, som äger en av Afrikas största fotbollsklubbar, är för närvarande ute ur Demokratiska republiken Kongo (DRC) och söker medicinsk behandling.
I ett brev riktat till presidenten och andra politiker och organisationer säger domare Ramazani att fakta mot Katumbi aldrig prövades i domstol.
Hon hävdar att syftet med rättegången var att lamslå Katumbis politiska framtid och att hon hotades med att förlora sitt arbete, till och med fängelse, om han inte dömdes.
Efter att ha skickat brevet gömde hon sig.
BBC:s Maud Jullien, i den kongolesiska huvudstaden Kinshasa, säger Katumbi ses som en favorit i loppet för ordförandeskapet och förväntas återvända till landet innan ett oppositionsmöte på söndag.
Motståndare till president Kabila säger att han försöker fördröja valet för att stanna kvar vid makten, men konstitutionen säger att han måste avgå efter sina två villkor i november.
Moise Katumbi var guvernör i den sydöstra provinsen Katanga i nästan ett decennium.
I september förra året bröt han banden med det styrande partiet när han anklagade president Kabila, hans tidigare allierade, för att vilja hålla fast vid makten.
Hans popularitet beror delvis på hans arbete som president för en stor källa till kongolesiska stolthet - fotbollsklubb TP Mazembe.
De är Afrikas regerande fotbollsmästare, efter att ha vunnit Afrikanska Champions League för femte gången i november.
En domare i Demokratiska republiken Kongo har sagt att hon pressades av underrättelsetjänsten att döma oppositionspolitikern Moise Katumbi.