表面增强拉曼散射（SERS）光谱学作为一种重要的传感技术,具有多方面的独特优势,例如灵敏度高、特异性强、测试速度快、适用物质范围广等。而高性能SERS衬底的制备既是此类传感技术实施的起点,更是其传感器功能实现的关键。简单、实用、高效的金属微纳结构制备技术对于SERS传感技术的发展具有重要的意义,而激光直写工艺是金属微纳加工技术的一个重要方面。本论文面向SERS传感技术,基于激光直写加工工艺,提出了两种SERS衬底的制备方法,进行了器件性能表征和传感实验研究。（1）将激光直写热处理与马弗炉热处理相结合,提出了一种高密度金纳米颗粒密排构成的SERS衬底的制备方法。首先将涂有金纳米颗粒胶体薄膜的玻璃衬底在马弗炉中加热,产生了平均粒径在100 nm以下,而间隙在100 nm以上的金纳米颗粒随机阵列。以此结构为模板,于其表面再旋涂金纳米颗粒胶体,采用激光热处理的加工方式,使新的金纳米颗粒涂层熔融、团聚在原有金纳米颗粒的间隙处。其原理在于,区别于马弗炉加热情况下样品整体加热而使得熔融金在衬底上长程团聚的情况,激光直写只加热金纳米颗粒而不加热衬底,只允许熔融金的短程团聚。重复上述激光加热处理过程,获得了金纳米颗粒的高密度随机排列,并使金纳米颗粒尺寸增至100 nm以上,同时将颗粒间距压缩至20 nm以下,从而获得了高密度SERS热点,显著提高了SERS检测灵敏度。对浓度为10^-5mol/L的罗丹明6G的检测表明,制备的SERS衬底可实现1.8×10⁴的增强因子。（2）研究了激光直写微尺度金属光栅结构的制备方法,利用栅槽提供的等离激元和光学反馈微腔效应,实现了一种新的SERS衬底的制备技术。采用激光加工的方式,在涂有金纳米颗粒胶体薄膜的PMMA衬底表面直写出了周期为250μm的光栅结构,光栅调制深度达10μm,其内表面随机分布有金纳米颗粒。提供SERS热点。而栅槽壁的光学反馈功能使得栅槽内部构成了微腔结构。利用此结构对浓度为10^-5mol/L的罗丹明6G水溶液直接检测,获得了显著增强的检测灵敏度。相对于具有高反射率的平面金镜衬底。本工作中制备的SERS衬底将Raman光谱特征峰的检测灵敏度提高了50倍。