本发明公开了一种碳涂覆弱光纤光栅阵列及其制备方法。所述碳涂覆弱光纤光栅阵列包括纤芯和所述纤芯外的包层；包层外依次包覆的碳涂层、第一聚酰亚胺涂层和第二聚酰亚胺涂层；纤芯上刻写有弱光纤光栅阵列；碳涂层的厚度为30～50nm，第一聚酰亚胺涂层的厚度为3～5um，第二聚酰亚胺涂层的厚度为5～10um。本发明通过在光纤表面涂覆一层碳膜，有效阻止水分与氢对光纤机械强度和光学性能的影响，通过将聚酰亚胺作为光纤涂覆层材料，延长了光纤在高温环境下的使用寿命，通过飞秒激光透涂层直写光栅阵列的方式，不会对光纤表面造成损伤，提升了传感器的机械强度。本发明解决了常规弱光纤光栅传感器无法在高温、高压、高湿度等恶劣环境下长期稳定工作的问题。