本发明公开了一种提高拉曼光谱强度及均匀性的结构，包括：金属基底、测试样本层、石墨烯层以及设置在石墨烯层上的纳米粒子层，纳米粒子层为单层、呈等间距阵列分布于石墨烯层上的若干半球状金属纳米粒子。本发明利用飞秒激光纳米直写工艺制备了等间距均匀分布的单层纳米粒子，能提高被激光激发的局域光电场均匀性；本发明采用半球状金属纳米粒子阵列应用于拉曼增强结构，能将最强处的电场作用于被测样本，与球状纳米粒子相比，本发明的结构缩短了“热点”与被测样本的距离，可产生更强的拉曼信号；本发明采用石墨烯隔断纳米粒子与被测样本的接触，避免了直接接触产生的化学反应和吸附临近分子产生的干扰信号。