The purpose of this study is to design, construct, develop and test D-type multimode fiber optic (F/O) sensors based on evanescent wave field sensing. A comprehensive work has been performed both theoretically and experimentally using a geometrical modification approach to improve the sensors response in different manners for detecting the refractive index (RI) variations and bio-molecular interactions in aqueous environment. In this study, the D-type F/O sensors performance was improved utilizing optical waveguide (OWG) and surface plasmon resonance (SPR) modes in evanescent wave field. Development steps of sensors are; fabrication and characterization of silicon V channels (supporting elements), the F/O cable preparation, adhesion, mechanical lapping and polishing, and assembling the Field Assembly Connectors (FC connectors). These steps are explained in detail and sensor performances are demonstrated for RI changes between 1.33 and 1.47. The highest sensitivity is found to be 2x105 refractive index unit (RIU) for the zone of 1.44 and 1.46 RIU. In addition, thin gold film is deposited on the D-type F/O sensors to excite surface plasmon (SP) mode. It is shown that the SP mode can amplify the sensors sensitivity between the 1.33 and 1.44 RIU being known as the dynamic range to monitor the bio-molecular interactions. Furthermore, in order to tune thin gold film thickness and roughness for a better sensor response, a novel surface modification approach is introduced with plasma etching process.

Bu çalışmanın amacı evanescent dalga alanını algılayabilen D-tipi çok-modlu fiber optik (F/O) sensörlerinin tasarlanması, üretilmesi, geliştirilmesi ve test edilmesi üzerinedir. Teorik ve deneysel olarak değişik geometrik modifikasyon yaklaşımları kullanılarak sensörün sıvı ortamlardaki kırılma indisi değişimlerine ve biyomoleküler etkileşimlerin incelenmesi konusunda kapsamlı bir çalışma yapıldı. Bu çalışmada, D-tipi F/O sensörlerin performansı evanescent dalga bölgesinde açığa çıkartılabilen yüzey plazmonu ve dalga kılavuzu modları ile güçlendirildi. D-tipi F/O sensörlerin üretilmesi ve geliştirilmesi için izlenen basamaklar şunlardır: Silikon V kanalların (destek elemanlarının) üretilmesi ve karakterizasyonu, F/O kabloların hazırlanması, yapıştırılması, parlatılması ve FC bağlantı elemanlarının birleştirilmesidir. Bu basamaklar detaylı olarak açıklanmış ve üretilen F/O sensörlerin hassasiyetleri 1.33 ve 1.47 kırılma indisi değişimleri için hesaplanmıştır. En yüksek hassasiyet 1.44 - 1.46 kırılma indisi bölgesinde 2x105 kırılma indisi birimi (RIU) olarak bulunmuştur. D-tipi F/O sensörlerin üzeri ince bir altın film ile kaplanarak yüzey plazmon (SPR) modu tetiklenmiştir. Aslında SPR modu sensörlerin hassasiyetini biyo-moleküler etkileşim ölçümlerinin dinamik bölgesi olarak bilinen 1.33 ve 1.44 RIU kırılma indisi aralığında güçlendirebilir. Buna ilaveten ince altın filmin kalınlığını ve pürüzlülüğünü ayarlayabilmek için plazma aşındırma yöntemi uygulanmıştır.