硫化氢（Hydrogen sulfide,H2S）是一种无色、剧毒和易燃的有害气体,主要来自石油精炼、煤炭开采和金属冶炼等生产过程,给生态环境和人体健康造成严重威胁。低浓度H2S气体会严重损伤人的眼睛、呼吸系统及中枢神经系统,而高浓度H2S气体会造成人的呼吸衰竭导致立即死亡。因此,为了防止环境污染和保障人类生命安全,亟须发展一种高灵敏度、快速响应和实时在线检测的H2S气体传感器。现有的H2S气体检测技术主要分为电学类和光学类,电学传感器存在制备过程复杂、响应时间慢以及需要持续供电等问题。基于光纤表面等离激元共振（Surface Plasmon Resonance,SPR）的传感器具有抗电磁干扰、快速响应、可远程在线监测的独特优势,已被广泛研究并应用于气体检测。本文针对传统SPR气体传感器存在检测灵敏度低的问题,提出了一种基于TiO2/MWCNT复合材料修饰的光纤SPR传感器用于H2S气体检测,从仿真分析和实验研究验证了可行性。本文的主要研究工作如下:（1）系统研究了光纤表面等离激元的激发原理和传播特性,提出了一种基于TiO2修饰的光纤SPR气体传感器,并深入研究了器件的传感机理。基于N层膜传输理论建立了传感器的物理模型,通过MATLAB仿真分析优化了传感器结构参数,获得了光纤SPR气体传感器最优结构参数,纤芯直径、传感区域长度和金膜厚度分别为:600μm、10 mm和50 nm。基于TiO2敏感层与H2S气体分子间的化学与物理吸附过程分析了传感器的气敏机理。（2）基于仿真分析优化的传感器结构参数制备了终端反射式光纤SPR探针,通过逐层自组装技术将TiO2敏感层固定在探针表面;搭建了光纤SPR气体传感系统,研究了传感器折射率传感特性,实验中通过控制沉积周期优化了TiO2敏感层的厚度。实验结果表明敏感层沉积周期为3时传感器的灵敏度达到最大值,相比于纯金膜光纤SPR传感器的灵敏度提高了72.8%。进一步测试了传感器对不同浓度H2S气体的传感特性,实验结果表明传感器的灵敏度为11.05 pm/ppm,在0 ppm～60 ppm H2S气体浓度范围内具有良好的线性响应,响应和恢复时间分别为60 s和100 s,且具有良好的选择性和长期稳定性。（3）通过引入MWCNT材料制备TiO2/MWCNT复合薄膜作为传感器的敏感层,进一步优化传感器性能。制备了基于TiO2/MWCNT复合薄膜修饰的光纤SPR传感器并对器件进行了表征,结果表明传感器表面形成了网状多孔结构的薄膜,且TiO2纳米颗粒均匀地分散在MWCNT表面。研究了复合材料体积配比和敏感膜厚度对传感器性能的影响,结果表明TiO2与MWCNT的体积比为1:5且沉积周期数为3时,传感器灵敏度达到最大值为21.76 pm/ppm,在0 ppm～60 ppm H2S气体浓度范围内具有良好的线性响应,响应和恢复时间分别为30 s和45 s,与TiO2修饰的传感器相比,该传感器灵敏度提高了96.9%。