针对无须标记拉曼成像技术中拉曼散射截面低的问题，我们采用了两级复合的金属等离子共振结构来实现局域场的增强，从而进一步提高拉曼散射截面。重点研究了金属同心环光栅与金属蝴蝶结对之间的两级耦合共振，建立了该两级共振结构的耦合模型，实现了通过金属同心环光栅将光耦合到中心蝴蝶结对从而增加局域场增强的项目目标。金属同心环光栅主要实现将大面积的光收集到中心区域的功能，而位于金属同心环光栅中心的金属蝴蝶结对则进一步将金属光栅收集的能量耦合至蝴蝶结对的尖端区域，形成局域化的高增强场“热点”。该两级结构的耦合是金属光栅激发的等离激元行波与金属蝴蝶结对所产生的局域化的等离子共振驻波之间的耦合。为实现该两级结构的有效共振耦合，需要满足两个必要条件：一是金属同心环光栅与金属蝴蝶结对之间的边缘的间距越小越好，便于近场耦合；二是金属同心环光栅激发的等离激元行波在到达耦合边缘的相位要与蝴蝶结对结构中的局域化驻波的相位一致，从而形成两级共振增强。针对该金属同心环光栅-蝴蝶结对结构，实验上我们采用电子束曝光（EBL）的制作工艺，优化了制作工艺流程，在玻璃基底上成功制备了相应的金属同心环光栅-蝴蝶结对结构。为了进一步增加有效局域场增强区域，我们进一步设计了一种二维周期性V型金属等离子共振结构。该结构是一种隐型的两级共振结构，由单元V型槽及其所形成金属周期光栅产生两级Fano共振，其局域场共振区域为V型槽的尖端区域。局域场增强区域由蝴蝶结对结构的点延展到了线，大大增加了增强区域。同时，由于该结构的制备基于传统的硅加工工艺以及溅射镀膜工艺，可解决制备尖端结构时存在的间距与质量一致性的关键问题。针对金属等离子共振结构对拉曼散射增强的作用机理，我们设计了一种基于金属-介质圆盘结构的多模耦合的可调谐多波长等离子共振结构，并提出了基于多波长等离子共振结构的具有选择性的拉曼散射增强，提高拉曼散射中目标分子识别的信噪比。另外，我们针对金属薄膜表面的“热点”进行了研究，采用荧光小分子布朗成像的方法得到了其局域场增强的空间分布，根据其远小于光学衍射极限的空间分布特性，我们建立了在金属薄膜表面随机激发的等离激元相互干涉，并在干涉加强区域与局域共振的尖端结构形成共振的“热点”物理模型，与我们所研究的有序的金属光栅-蝴蝶结对的两级共振耦合结构相对应。