氢气作为一种燃烧效率高、产物无污染的高效清洁能源,被广泛应用于航天、动力、化工、新能源等领域,但是氢气分子质量小,易泄露且不易被人感知。当空气中氢气的浓度在4%-75%的范围内时,遇到明火就会发生爆炸。为保证安全的氢气生产、运输与使用,迫切需要灵敏度高、响应速度快的氢气传感器对氢气浓度进行监测。光纤传感器以其本质安全、结构紧凑、抗电磁干扰、可远程检测的优点吸引了广泛的研究兴趣,但现研究出的绝大部分光纤氢气传感器无法同时满足对氢气快速、高灵敏检测的需求。针对这一问题,我们提出一种基于石墨烯的法布里-珀罗干涉型光纤氢气传感器。首先切割经电弧放电熔接于单模光纤端面的石英毛细管,制作单模光纤-毛细管光纤微结构;然后将钯/石墨烯复合薄膜转移到毛细管端面,构建法布里-珀罗干涉仪。当钯/石墨烯复合薄膜接触到氢气,钯晶格发生膨胀并引起复合薄膜的形变,改变法布里-珀罗干涉仪腔长。该腔长变化反映为干涉仪反射谱的漂移,通过检测反射谱干涉条纹的波长漂移量,即可获取氢气的浓度变化信息。该传感器充分发挥石墨烯膜机械强度高、纳米厚度的优势,利用石墨烯膜对外界应力敏感的特性,在使用厚度仅为几个纳米的钯膜情况下获得较高氢气灵敏度;较薄的钯膜,同时可有效缩短氢气分子的表面解离和扩散时间,从而提高响应速度。实验中使用5.6 nm厚的钯膜和3 nm厚的石墨烯构成的复合薄膜,在实现约20 ppm的最小探测极限的同时,可有效压缩响应时间至18 s。本论文提出的基于石墨烯的法布里-珀罗光纤氢传感器,通过将纳米级厚度的钯/石墨烯复合薄膜与光纤干涉仪相结合,实现氢气灵敏度与响应速度的同步提升,不仅具有灵敏度高、响应速度快、结构紧凑、本质安全等优点,未来通过将钯膜替换成其它功能材料,还可用于不同种类的化学/气体传感应用。