一种基于飞秒激光微加工的光纤光栅氢气传感器及其制备方法。该传感器的制备主要是通过飞秒激光在光纤光栅包层制备直槽阵列或交叉螺旋槽三维微结构，再镀上钯合金膜，从而大幅提高其灵敏度，延长薄膜寿命。其特点是引入飞秒激光微加工技术，借助夹具，先在包层上快速扫描以获得无规则微坑，再在光栅包层内部制备三维微结构。带有微结构的光纤光栅镀膜后，吸氢表面积大增，光纤轴向变得柔软，吸氢膨胀应变导致光栅波长漂移量大幅增加，从而提高测量精度，拓宽测量范围。具有表面微坑和曲折三维微结构的光栅包层镀膜，能大幅提高薄膜的附着力，延长薄膜寿命。本发明传感器具有灵敏度高、测量范围宽、使用寿命长、适合远距离监测等优点。