本发明提供一种基于二阶非线性信号强度调制的衬底结构，属于非线性光学技术领域，包括从下至上依次层叠的基底、第二功能层和第一功能层，待测样品置于第一功能层上，第二功能层为至少一层金属薄膜，第一功能层为单层介质膜或多层介质膜；第一功能层与第二功能层构成二阶非线性信号强度调制的功能性衬底，通过控制第二功能层的厚度和第一功能层的反射率，当功能性衬底满足如下条件时，增强效果最大：对于s偏振光满足，条件；对于p偏振光满足，，条件。本发明能够降低对不同二维材料以及不同结构二维材料非线性光学器件中二阶非线性光信号的大幅度调制难度，可以克服差异化测试条件的难度。