موضوع: "بدون موضوع"
6-14-ارائه راهکارهای طراحی فضاهای دوستدار کودک…………………………………………… 240
6-14-1-زیست محیطی……………………………………………………………………………………….. 240
6-14-1-1-عدم وجود آلاینده ها در محیط………………………………………………………………….. 240
6-14-1-2-دسترسی به فضای سبز……………………………………………………………………………….. 241
6-14-1-3-دسترسی به خدمات اولیه ………………………………………………………………………… 241
6-14-1-4-دسترسی به محیط های تفریحی و فعالیتی…………………………………………………. 241
6-14-1-5-كیفیت فضاهای عمومی…………………………………………………………………………….. 241
6-14-1-6-محیط پایدار……………………………………………………………………………………………… 241
6-14-1-7-حضور و ارتباط با آب………………………………………………………………………………… 242
6-14-1-8-امكان بازی با شن…………………………………………………………………………………… 242
6-14-1-9-آسایش اقلیمی…………………………………………………………………………………………… 242
6-14-2-كالبدی……………………………………………………………………………………………………. 242
عنوان صفحه
6-14-2-1-امنیت………………………………………………………………………………………………………… 242
6-14-2-2-تنوع……………………………………………………………………………………………………. 243
6-14-2-3-جامع، یكپارچه …………………………………………………………………………………… 244
6-14-2-4-تشویق به مشاركت………………………………………………………………………………… 245
6-14-2-5-توجه به كودكان با نیازهای ویژه………………………………………………………….. 246
6-14-2-6-آزادی حركت…………………………………………………………………………………………… 246
6-14-2-7-تصرف (مالیكت و فردیت)……………………………………………………………………….. 246
6-14-2-8-دسترسی به منابع اطلاعاتی………………………………………………………………………. 246
6-14-2-9-انعطاف پذیری…………………………………………………………………………………………. 246
6-14-2-10-اداره و كنترل مناسب…………………………………………………………………………… 246
6-14-2-11-پویایی…………………………………………………………………………………………….. 246
6-14-2-12-ایجاد حس خوش آمدگویی………………………………………………………………. 247
6-14-2-13-جدابیت و تازگی………………………………………………………………………………….. 248
6-14-2-14-محافظت در مقابل عوامل طبیعی …………………………………………………………. 248
6-14-2-15-نظم در فضا……………………………………………………………………………………… 249
6-14-2-16-خوانایی…………………………………………………………………………………………………… 249
6-14-2-17-توجه به ابعاد بدن كودك در استفاده در فضا و تجهیزات………………………………….. 250
6-14-2-18-نفوذپذیری……………………………………………………………………………………… 250
6-14-2-19-صورت های مطلوب معمارانه……………………………………………………………………… 250
6-14-3-اقتصادی – اجتماعی…………………………………………………………………………………… 254
6-14-3-1-اقتصادی…………………………………………………………………………………………….. 254
6-14-3-1-1-عدم تبعیض و فراگیر بودن امكانات ……………………………………………………… 254
6-14-3-1-2-دسترسی به منابع اقتصادی……………………………………………………………………… 255
6-14-3-1-3-حداقل هزینه‌ی در استفاده از فضا…………………………………………………………. 255
6-14-3-1-4-در نظر گرفتن منافع كودك در پرداخت هزینه………………………………………………… 255
6-14-3-2-اجتماعی……………………………………………………………………………………………… 255
6-14-3-2-1-توجه به نیازهای بومی…………………………………………………………………… 255
6-14-3-2-2-مشاركت جمعی…………………………………………………………………………………. 255
6-14-3-2-3-فراگیر كردن آموزش………………………………………………………………………. 256
6-14-3-2-4-انسجام اجتماعی………………………………………………………………………………. 256
عنوان صفحه
6-14-3-2-5-دید اجتماعی………………………………………………………………………….. 256
6-14-3-2-6-طراحی فضا بر روی ساختارهای موجود جامعه و طبق ظرفیت موجود………….. 256
6-14-3-2-7-امكان ایجاد فرصت هایی جهت حق مشاركت و آزادی مدنی…………………………. 256
6-14-3-2-8-سازگاری با زمینه های مختلف …………………………………………………………. 257
6-14-4-عملكردی……………………………………………………………………………………………… 257
6-14-4-1-كودك محوری………………………………………………………………………………………. 257
6-14-4-2-ایجاد حس اعتماد، انصاف و عدالت……………………………………………………… 257
6-14-4-3-مشاركت كودك در تمام مراحل……………………………………………………….. 257
6-14-4-4-ایجاد حس تعلق………………………………………………………………………………….. 257
6-14-4-5-ایجاد حس احترام و ارزش………………………………………………………………. 258
6-14-4-6-احساس مثبت از خود……………………………………………………………………………… 258
6-14-4-7-فعالیت………………………………………………………………………………………………….. 258
6-14-4-8-ایجاد حس امید و شوق به زندگی………………………………………………………….. 258
6-14-4-9-هویت…………………………………………………………………………………………………….. 258
6-14-4-10-قدرت محلی و كنترل…………………………………………………………………………. 259
6-14-4-11-دسترسی مناسب………………………………………………………………………………….. 259
6-14-4-12- افزایش توانایی كودك برای انتخاب……………………………………………………….. 259
6-14-4-13-یادگیری و توسعه………………………………………………………………………………. 259
6-14-4-14-فراتر از استانداردها……………………………………………………………………….. 259
6-14-4-15-مهیج و حمایتی…………………………………………………………………………. 259
6-14-4-16-امکان بقا و پیشرفت کودک در محیط……………………………………………….. 259
فصل هفتم: مکان یابی و مطالعات بستر طراحی
بخش اول: مطالعات عوامل طبیعی و اقلیمی………………………………………………… 261
7-1-موقعیت جغرافیایی…………………………………………………………………………….. 261
7-1-1-استان فارس……………………………………………………………………………………….. 261
7-1-2-موقعیت شیراز……………………………………………………………………………………….. 262
7-1-3-بررسی اقلیمی شیراز………………………………………………………………………………. 263
7-1-3-1-دمای هوا……………………………………………………………………………………………… 263
7-1-3-2-رطوبت نسبی……………………………………………………………………………………. 263
عنوان صفحه
7-1-3-3-بارندگی…………………………………………………………………………………………. 264
7-1-3-4-باد…………………………………………………………………………………………….. 265
7-1-3-5-تابش خورشید……………………………………………………………………………. 266
7-1-3-6-آسایش………………………………………………………………………………………… 266
7-1-3-6-1-آسایش در فضای داخلی…………………………………………………………………. 266
7-1-3-6-2-آسایش در فضای باز…………………………………………………………………….. 267
بخش دوم: مکان یابی طرح……………………………………………………………………………….. 268
7-2-معیارهای مکان یابی بر اساس موارد ذکر شده ………………………………………………. 268
7-3-معیارهای مکان یابی بر اساس راهنمای کاربردی سازمان یونیسف………………….. 269
7-4-معیارهای مکان یابی نهایی طرح مورد نظر………………………………………………………….. 270
7-5-سایت های پیشنهادی…………………………………………………………………………………. 271
7-6-مکان یابی بر اساس فرآیند تحلیل سلسله مراتبی (AHP)…………………………………………….. 272
فصل هشتم: برنامه ریزی و طراحی
8-1-برنامه فیزیکی………………………………………………………………………… 275
8-1-1-کودک (کودک و والدین)………………………………………………………………… 276
8-1-1-1-فضاهای بسته………………………………………………………………………….. 276
8-1-1-1-1-آموزشی………………………………………………………………………………………….. 276
8-1-1-1-2-خدمات آموزشی……………………………………………………………………… 276
8-1-1-1-3-عمومی…………………………………………………………………………………………… 277
8-1-1-2-فضاهای باز……………………………………………………………………………………. 277
8-1-2-بزرگسال (ارتباطات شهری)……………………………………………………………………… 278
8-1-2-1-آموزشی………………………………………………………………………………………………. 278
8-1-2-2-پژوهشی…………………………………………………………………………………………. 278
8-1-2-3-عمومی……………………………………………………………………………………………. 279
8-1-3-فضاهای مشارکتی (اجتماعات و اشتراکات)…………………………………………….. 279
8-1-3-1-اداری…………………………………………………………………………………………. 279
8-1-3-2-خدماتی……………………………………………………………………………………… 280
8-2-جمع کل متراژها…………………………………………………………………………………… 280
8-3-معرفی طرح…………………………………………………………………………………………….. 281
استفاده از امواج رادیویی برای ارسال اطلاعات از نقطه ای به نقطه دیگر بیش از یک قرن است که مورد بهره برداری قرار گرفته است. با وجود آنکه سیستم های مخابراتی تجاری و نظامی دهه هاست که مورد بهره برداری قرار گرفته اند، دهه گذشته شاهد رشد بی سابقه تقاضا برای تجهیزات مخابراتی بی سیم شخصی بوده است. این رشد بی سابقه نتیجه پیشرفت هایی است که در طراحی مدارهای الکترونیکی و تکنولوژی مدارهای مجتمع رخ داده است و موجب شده است تا فرستنده ها و گیرنده های مخابراتی را بتوان به اندازه های بسیار کوچک و قابل حمل در آورد و در عین حال قیمت تمام شده آن ها را نیز تا حدّ مناسبی پایین آورد. هم چنین در سال های اخیر با پیشرفت های حاصل در طراحی مدارهای کم مصرف و هم چنین رشد بیشتر در فناوری های کوچک سازی[1] زمینه برای ظهور بیشتر تجهیزات مخابراتی بی سیم همه کاره[2] ای در بازار فراهم شده است که قادر به اجرا و ارائه برنامه های کاربردی هستند که نیاز به ارسال و دریافت اطلاعات با نرخ بالایی دارند.
محبوب بودن استفاده از تجهیزات مخابراتی دستی با قابلیت های مختلف اطلاعاتی و چند رسانه ای از یک سو و محدود بودن منابع مخابراتی[3] نظیر پهنای باند، زمان و توان از سوی دیگر، موجب شده است تا نیاز داشته باشیم سیستم های مخابراتی نوینی ارائه نماییم که در آن ها بتوانیم کاربران بیشتری را به طور هم زمان جای داده و سرویس دهی نماییم و در عین حال بتوانیم پهنای باند مناسبی را نیز برای پوشش دادن به نیازهای ارتباطی مختلف آن ها و به صورت به محض درخواست[4] تامین نماییم. بنابراین برای پاسخ گویی به این دو نیاز باید یک سیستم چند کاربره مناسب را طرح ریزی نمود.
به طور کلی برای ایجاد یک سیستم مخابراتی چند کاربره و تخصیص منابع مخابراتی میان
کاربران متعدد، روش های مختلفی از قبیل دسترسی چندگانه با تقسیم فرکانس[5]FDMA ، دسترسی چندگانه با تقسیم زمان[6] TDMA و دسترسی چندگانه با تقسیم کد[7] CDMA مورد استفاده قرار می گیرند[1]. که در ادامه به معرفی این روش ها خواهیم پرداخت.
1-2- روش های دسترسی چندگانه
برای تخصیص منابع مخابراتی میان کاربران متعدد روش های مختلفی وجود دارد که هدف آن ها از یک سو سرویس دهی مناسب به همه کاربران تحت پوشش و از سوی دیگر حداقل نمودن اثر تداخلی آن ها بر روی یکدیگر است.
1-2-1- روش دسترسی چندگانه با تقسیم فرکانس FDMA
ظهور مدولاسیون فرکانس رادیویی در اوایل قرن بیستم باعث شد ارسال های رادیویی بتوانند در یک زمان و مکان یکسان وجود داشته باشند بدون آنکه بر روی یکدیگر ایجاد تداخل نمایند. این امر با استفاده از فرکانس های حامل[8] متفاوت امکان پذیر می شد. این ایده در سیستم های تلفن راه دور با سیم نیز استفاده می شد. دسترسی چندگانه با تقسیم فرکانس، فرکانس حامل متفاوتی به هر کاربر اختصاص می دهد به گونه ای که طیف نهایی حاصل بدون هم پوشانی میان ارسال کننده های مختلف باشد(شکل 1).
در این روش با استفاده از فیلترینگ میان گذر می توان به هر کدام از کانال ها یا کاربران موجود دست یافت.
از نقطه نظر پیاده سازی، با توجه به عدم وجود فیلتر ایده آل، باید میان کانال های مختلف در حوزه فرکانس فاصله ای را در نظر بگیریم تا بعد از فیلترینگ، سیگنال حاصل تا حدّ امکان از تداخل ناشی از سایر کانال ها تهی باشد. به این فاصله محافظ فرکانسی[9] گفته می شود[1].
1-2-2- روش دسترسی چندگانه با تقسیم زمان TDMA
در تسهیم سازی زمانی، زمان به قطعات متعددی تقسیم می گردد و تعدادی از این قطعات زمانی به سیگنال دریافتی هر کانال تخصیص داده می شود. برای جداسازی این سیگنال ها، به سادگی باید سوییچی در اختیار داشت تا در زمان های مناسب روی سیگنال دریافتی سوییچ کند و به این ترتیب سیگنال مطلوب را از میان تمام سیگنال های دریافتی، جدا نماید.
باید توجه نمود که در تکنیک FDMA نیازی به وجود هیچ گونه هماهنگ سازی میان کانال های مختلف نیست و آن ها می توانند در زمان دلخواه خود اقدام به ارسال نمایند. این موضوع در TDMA وجود ندارد زیرا در آن تمامی فرستنده ها و گیرنده ها باید به یک ساعت یکسان دسترسی داشته باشند تا بدانند در چه زمان هایی ارسال یا دریافت انجام دهند.
نکته مهم در مورد سیستم های FDMA و TDMA آن است که در این سیستم ها، کاربران مختلف، در کانال های جدای بدون تداخل فعّالیّت می نمایند. از نقطه نظر فضای سیگنال[10] در مخابرات دیجیتال این تکنیک های دسترسی چندگانه به گونه ای عمل می نمایند که کاربران مختلف نسبت به هم متعامد[11] باشند.
در روش TDMA نیز به دلیل عدم وجود گیرنده های ایده آل (هم زمانی کاملا دقیق و ایده آل) باید محافظ زمانی میان قطعات مختلف زمان های ارسال کاربران مختلف در نظر گرفت تا از تداخل تا جای ممکن جلوگیری به عمل آید (شکل2).
-2-3- دسترسی چندگانه تصادفی[12]
دسترسی چندگانه تصادفی روشی برای تسهیم سازی کانال به صورت دینامیکی است. هرگاه کاربری پیامی برای ارسال داشته باشد، آن را ارسال می نماید چنان که تنها کاربر موجود در کانال باشد. اگر در عمل نیز کاربر دیگری نیز به صورت هم زمان وجود نداشته باشد، پیام با موفقیت دریافت می گردد. با این حال، در عمل کاربران مختلف به صورت ناهماهنگ عمل نموده و احتمال اینکه پیام در حوزه زمان و فرکانس با دیگر ارسال ها تداخل نماید همیشه وجود دارد. در این مورد، همواره در سیستم های دسترسی چندگانه تصادفی، فرض می شود که باید به ارسال کنندگان اطلاع دهیم که برخوردی[13] در پیام ها صورت گرفته است و پیامشان باید دوباره ارسال گردد. اگر کاربران دوباره به صورت بلافاصله و یا با تاخیری یکسان اقدام به ارسال دوباره ی اطلاعات کنند، این برخورد ها می تواند به صورت مداوم تکرار گردد. برای حلّ این مسئله، کاربران دوره زمانی خاصّی را به صورت تصادفی تا ارسال مجدد منتظر می مانند. تفاوت اصلی میان روش های دسترسی چندگانه مربوط به الگوریتمی است که این زمان های تاخیر را در مواقع بروز برخورد تعیین می نماید.
نخستین سیستم مخابراتی دسترسی چندگانه سیستمی موسوم به اَلوها[14] بود که در سال 1969 پیشنهاد گردید. برخی از شبکه های اِترنت[15] نیز نسخه ای از اَلوها را به نام دسترسی چندگانه با حسّ حامل[16] (CSMA) مورد استفاده قرار می دهند که در آن کاربران پیش از ارسال خود کانال را بررسی می نمایند تا در صورت وجود ارسالی جاری در آن از فرستادن پیام اجتناب نمایند [2]. در حالت کلّی روش های دسترسی چندگانه برای کانال های با ترافیک بسیار رگباری مناسب هستند که در آن ها ارسال هم زمان چند کاربر بسیار محتمل است. پیشرفت های قابل ملاحظه در این زمینه مربوط به سال های دهه ی هفتاد تا اواسط دهه ی هشتاد میلادی است. روش سرکشی[17] از دیگر روش های این زمینه محسوب می گردد که در آن از ارسال های هم زمان جلوگیری می گردد. در این روش گیرنده از تمامی فرستندگانی که در کانال مخابراتی موجود سهیم هستند، سرکشی به عمل می آورد تا از آمادگی آن ها برای ارسال آگاهی یابد[2].
1-2-4- روش دسترسی چندگانه با تقسیم کد CDMA
روش های تسهیم سازی کانالی که تا اینجا معرفی گردید، مبتنی بر این فلسفه اند که اجازه ندهیم فرستنده ای بیش از یک مقدار تخصیص داده شده از قطعات زمانی یا فرکانسی را اشغال نماید.
همان گونه که شرح دادیم، دریافت سیگنال بدون وجود تداخل بین کانالی[18] نتیجه ارسال سیگنال های متعامد توسط فرستنده هاست. باید دانست که این مورد می تواند با استفاده از سیگنال هایی که هم در حوزه زمان و هم در حوزه فرکانس هم پوشانی دارند نیز تحقق یابد [31]. می توان سیگنال هایی را یافت که هم در حوزه زمان و هم در حوزه فرکانس هم پوشانی دارند امّا با این حال دگر هم بستگی آن ها یا ضرب داخلی شان که به صورت زیر تعریف می شود، صفر است.
ایده اصلی سیستم های CDMA بر این اصل استوار است و در این سیستم ها به جای تخصیص باندهای فرکانسی منحصر به فرد یا زمان های ارسال خاص به کاربران، به هر کاربر سیگنالی خاص برای ارسال نمودن اطلاعاتش تخصیص می دهیم. البتّه همان طور که در فصل 2 شرح داده خواهد شد، نیازی نیست لزوماً از سیگنال های متعامد بر یکدیگر برای کاربران مختلف استفاده نماییم[14].
1-2-5- مقایسه روش های دسترسی چندگانه
با استفاده از (جدول 1) به مقایسه برخی ویژگی های سیستم های دسترسی چندگانه معرفی شده می پردازیم.
جدول 1-1: آمار تعداد تصادفات، مجروحین، فوت‌شدگان و هزینه سالیانه بین سال‌های 1386- 1376
| سال | مجروحین | فوت‌شدگان | تعداد‌تصادف | هزینه سالیانه (میلیارد تومان) |
| 1376 | 137476 | 13609 | 227160 | 3127 |
| 1377 | 158578 | 14981 | 220192 | 3573 |
| 1378 | 182096 | 15482 | 220891 | 4020 |
| 1379 | 216600 | 17059 | 292230 | 4717 |
| 1380 | 235132 | 19727 | 346853 | 5179 |
| 1381 | 167374 | 21873 | 448062 | 4062 |
| 1382 | 222198 | 222198 | 554849 | 5234 |
| 1383 | 245539 | 26087 | 628032 | 5671 |
| 1384 | 274228 | 27780 | 781195 | 6269 |
| 1385 | 276762 | 27566 | 798808 | 6304 |
| 1386 | 245000 | 22918 | 828872 | 18000 |
هزینه‌های ترافیکی در ایران نشان می‌دهد که هر سال افزایش می‌یابد و از 3127 میلیارد تومان در سال 1376 به 18000 میلیارد در سال 1386 رسیده است. همچنین براساس جدول 1-1 تعداد مجروحین نیز از 137476 در سال 1376 به 245000 در سال 1386 رسیده، تعداد کل تصادفات نیز از 227160 به 828872 افزایش و تعداد فوت‌شدگان از 13609 به 22918 رسیده است(پژوهشکده حمل ونقل1391).
شهر بجنورد نیز كه به مدت 6 سال است به عنوان مركز استان خراسان‌شمالی و یکی از شهرهای پرترافیک استان می‌باشد از این امر مستثنی نبوده، ویژگی‌های معابر این شهر و فرهنگ ترافیکی خاص آن و عوامل دیگری هم‌چون نوپا بودن استان، افزایش مهاجرت به مركز استان، گسترش ادارات و تأسیس ادارات كل، محدودیت در تعریض معابر به لحاظ مالی و ملاحظات زیست‌محیطی و وجود اشجار تنومند در حاشیه معابر، وجود پاساژها و مراکز خرید در هسته مرکزی و پراکندگی آن، ضعف كمی و كیفی سیستم حمل‌و‌نقل عمومی در خدمات‌دهی مطلوب به شهروندان باعث گرایش مردم به استفاده از وسایل‌نقلیه شخصی و نهایتاً افزایش تردد در هسته مركزی شهرگردیده است و نبود پاركینگ‌های عمومی كافی باعث توقف غیرمجاز به صورت‌های مختلف هم‌چون توقفات دوبله، توقف ممنوع، ایستادن ممنوع، پارک در ایستگاه‌های اتوبوس، تاکسی و معلولین، حریم تقاطع‌ها و میادین و گردیده، که در نتیجه آن شاهد ترافیکی سنگین و پرحجم و افزایش تصادفات در هسته مرکزی شهر می‌باشیم.
. 75
4-2- نوشتن توری های کج افقی در صفحه فیلم پلیمری و بررسی رفتار آنها 76
4-3- ساخت یک add/drop multiplexer بوسیله توری های کج افقی.. 79
4-4- بررسی ساخت توری مورب عمودی به روش کج کردن فیلم.. 81
4-5- بررسی ساخت توری مورب به روش آینه های ناهمگون.. 83
4-6- نتایج بررسی فرم تغییرات ضریب شکست با مکان.. 85
4-7- نتایج ساخت فیلم های پلیمری با ضخامت بیشتر. 91
4-8- تک مد کردن فیلم پلیمری ضخیم.. 93
4-9- پیشنهادات… 94
منابع و مراجع.. 95
1-1- اهمیت مدارهای مجتمع نوری و اتصالات نوری
با پیشرفت روز افزون بشر و نیاز او به ارتباطات بیشتر گسترش صنعت مخابرات گزینه ای گریز ناپذیر به نظر می رسد. محدودیت اصلی سیستم های مخابراتی کنونی که مبتنی بر شبکه های فیبر نوری هستند، محدودیت سرعت پردازش سیستم های الکترونیکی نسبت به قابلیت انتقال بسیار سریع داده ها با استفاده از شبکه های فیبر نوری است. این مشکل در طی دو دهة پیش محدودیت زیادی در سیستم ها به حساب نمی آمد که علت اصلی آن کم بودن نسبی تقاضای کاربران در برابر سرعت سیستم ها بود. با افزایش روز افزون کاربران اینترنتی و افزایش بسیار زیاد تقاضا برای پهنای باند وسیع تر در شبکه، مدارات الکترونیکی دیگرجواب گو نخواهند بود و عاملی برای محدود شدن سرعت بسیار بالای انتقال اطلاعات با استفاده از شبکه فیبر نوری هستند.
ساخت مدارات مجتمع نوری[1] که توانائی پردازش سیگنالهای نوری را به صورت مستقیم(پردازش های تمام نوری)[2] و بدون تبدیل به سیگنالهای الکترونیکی داشته باشند می تواند به نحو چشمگیری باعث افزایش سرعت وبازدهی سیستم های مخابراتی گردد[1و2]. مسئله اساسی و مهم در طراحی مدارات مجتمع نوری توانائی ساخت ادوات نوری مانند لیزرها، فیلترهای نوری، موجبر های نوری[3] به صورت مجتمع در سطح یک بستر نیمه هادی و یا یک فیلم پلیمری است. علاوه بر این کنترل مسیر حرکت نور در ساختارهائی با ابعاد بسیار کوچک مانند یک مدار مجتمع از مشکلات فشرده سازی ادوات نوری می باشد.
از دیگر چالش های پیش رو ساخت اتصالات نوری می باشد که یکی از پرکاربردترین ادوات نوری محسوب می شود . کاربرد های اصلی این وسیله نوری ورود و خروج نور به مجموعه ی مدارهای مجتمع نوری و کاربرد دیگر آن کوپلینگ نور بین موجبر های در درون مجموعه مدارهای مجتمع نوری می باشد.
حال ما در این پایان نامه تمرکز خویش را بر کوپلینگ نور در درون مجموعه مدار مجتمع نوری با استفاده از کوپلرهای نوری مبتنی بر توری های نوری معطوف خواهیم کرد.
1-2- معرفی توری های نوری و استفاده از آنها به عنوان کوپلر های نوری
یکی از ساختارهایی که خواص قابل توجه و مفیدی را در مدارهای نوری از خود نشان می دهند ساختارهای با ضریب شکست متناوب هستند که تحت عنوان کلی فوتونیک کریستال ها[4] در جاهای مختلف بیان می شوند . با مطرح شدن فوتونیک کریستالهاو بواسطه خواصی که این ساختار ها دارند، تلاش برای حل بسیاری از مسائل ذکر شده با استفاده از فوتونیک کریستالها آغاز شد[3و4و5].
این ساختارهای متناوب پس از مطرح شدن و گذراندن تحقیقات اولیه کاربردهای فراوانی پیدا کردند از جمله در ساخت فیبرهای نوری و
فیلتر های نوری و درکاواک لیزرها بعنوان آینه و در ساختن اتصالات نوری …که پیاده سازی این قطعات قبل از آن به راحتی استفاده از فوتونیک کریستال ها نبود. یکی از راه های ساخت اتصالات نوری به خصوص استفاده از توری های نوری می باشد. توری نوری فوتونیک کریستالی است که ضریب شکست آن فقط در یک جهت دارای تناوب است. اتصالات نوری یا به زبان دیگر کوپلر های نوری که توسط توری های نوری ساخته میشوند بسیار متنوع میباشند.که در فصول بعد به تفصیل در مورد آنها بحث خواهیم کرد.
1-3- معرفی اجمالی پلیمرها به عنوان یکی از مواد مورد استفاده در این ساختارها
azobenzene یک ترکیب شیمیائی متشکل از دو حلقة فنیل است که از طریق یک پیوند دوگانة N=N به هم متصل هستند[6]. اصطلاح آزو برای دستة وسیعی از ملکولها به کار برده می شود که همگی آنها دارای هسته مشترک azobenzene هستند. از جملة مهمترین خواص ملکولهای azobenzene و مشتقات آن ایزومراسیون نوری[5] است. این ملکولها دارای دو ایزومر متفاوت به نامهای trans و Cis هستند. در شکل (1-1) تصویر این دو ایزومر دیده می شود.
دو ایزومر ملکول آزو و طیف جذبی آنها[6]
تفاوت مواد پلیمری حاوی این ملکولها مربوط به گروه های ملکولی است که از طریق حلقه های بنزنی به ساختار متصل می شوند و خواص ملکولی راتحت تاثیر خود قرار می دهند. از جملة مهمترین خواصی که تحت تاثیر قرار می گیرد طیف جذبی ملکول است که در ادامه در مورد آن توضیح داده خواهد شد. همانطوری که در شکل(1-1) دیده می شود عاملی که باعث تبدیل این دو ایزومر به هم می شود می تواند نور با طول موج مناسب و یا گرمای محیط باشد. ایزومر trans به خاطر شکل ملکولی که دارد از لحاظ ترمو دینامیکی پایدار تر ایزومر دیگر می باشد. برای تبدیل ایزومر پایدار trans به Cis یک سد انرژی معادل 500KJ/mol که مانع از تبدیل آن به ایزومر دیگر می شود و بنابراین زمانی که ملکول در حالت آرامش باشد و تحت تابش نور متناسب با طیف جذبی قرار نداشته باشد، ملکول در حالت پایدار خود یعنی ایزومر trans قرار می گیرد. نمودار انرژی این دو ایزومر نسبت به هم در شکل (1-2) نشان داده شده است.
ترازهای انرژی نسبی دو ایزومر ملکول آزو[6]
همانطوری که در بالا اشاره شد گروه های آزو قابلیت ایزومراسیون نوری را دارا هستند و امروزه از این خاصیت آنها به صورت گسترده در زمینة فوتونیک استفاده می شود. ایزومراسیون نوری یک مسیر دو طرفه در تبدیل ایزومرها به حساب می آید. تحریک نوری باعث برانگیخته شدن ملکولهای آزو به یک حالت بالاتر انرژی می شود. در زمان بازگشت ملکول به حالت پایه بر اساس یک ضریب احتمالی کوانتومی ملکول در یکی از حالت های Trans و یا Cis قرار می گیرد. به عنوان مثال اگر ملکولی در حالت trans تحت تابش نور با طول موج مناسب قرار گیرد، ممکن است به ایزومر Cis تبدیل شود ویا ممکن است در همان حالت قبلی خود باقی بماند. البته اگر ملکولی در حالت Cis قرار گرفت از طریق ایزومراسیون گرمایی خود را به حالت trans بر می گرداند. پدیدة مهمی که در پلیمر های در بر دارندة ملکول های azo اتفاق می افتد، پدیدة جهت گیری نوری ملکول ها است. لازم به توضیح است همانگونه که در بالا اشاره شد ملکول پایة azobenzene در پلیمر های نوری: اولا حاوی گروههای ملکولی دیگری است که از طریق حلقه های فنیل به آن متصل شده اند و کنترل کننده طیف جذبی ملکول هستند. در شکل(1-3) اثر اتصال گروههای ملکولی مانند amino وnitro در طیف جذبی نشان داده شده است. به این ملکول ها رنگدانه[6] نیز گفته می شود.
تاثیر ملکول های مختلف بر طیف جذبی ملکول آزو[15]
دوماً اتمهایی که به این منظور استفاده می شوند معمولاً دارای خاصیت الکترونگاتیویتة بالایی هستند که باعث تجمع ابر الکترونی در این ناحیه می شود و یک قطب منفی در انتهای ملکول ایجاد می کند و با عث قطبی شدن رنگدانه ها می شود.
تابش نور پلاریزه شده که طول موج آن در طیف جذب ملکول باشد، ایزومراسیون نوری Cis-trans را در ملکول فعال می کند. در این حالت ملکول با سرعت بسیار بالا شروع به حرکت کرم مانند حول پیوند دوگانه می کند. زمانی که جهت ملکول به نحوی قرار گیرد که عمود بر پلاریزاسیون نور تابیده شده باشد میزان جذب نور آن به حداقل می رسد و ملکول در همان وضعیت باقی می ماند. لذا پس از تابش نور بر ملکول های آزو در ناحیة تابش ملکول ها به جهت خاصی سوق داده می شوند. این پدیده موجب تغییر ضریب شکست در اثر تابش نور به پلیمر می شود. از قطبی بودن ملکولها در ایجاد خواص غیر خطی در فرایند قطبی کردن پلیمر استفاده می شود.
جدول 1-1- ترکیب شیمیایی فولاد ضد زنگ 316ال
| کربن | منگنز | فسفر | گوگرد | سیلسیم | کروم | نیکل | مولیبدن |
حداکثر
03/. |
حداکثر
2 |
حداکثر
03/. |
حداکثر
03/. |
حداکثر
75/. |
20-17 | 14-12 | 4-2 |
دسته‌ای دیگر از بیومواد، مواد زیست خنثی هستند که هیچ گونه عنصری را آزاد نمی‌سازند ولی هیچ بر همکنش مثبتی را نیز با بافت زنده نشان نمی‌دهند. پاسخ بدن میزبان در مقابل آنها ایجاد اتصال با بافت است. از انواع معمول بیومواد زیست خنثی می‌توان به تیتانیوم و آلیاژهای آن اشاره کرد. در مورد تیتانیوم و آلیاژهای آن اظهار نظرهای متفاوتی و درگاهی موارد متناقضی وجود دارد برخی محققان تیتانیوم را جزء بیومواد زیست فعال دسته‌بندی کرده‌اند[73و70] در حالی که بعضی منابع آن را زیست خنثی دانسته‌اند[72].
مواد زیست فعال بر همکنش مثبتی رابا بافت زنده نشان می‌دهند. بر خلاف مواد زیست خنثی، پیوند شیمیایی با استخوان و در فصل مشترک برقرار می‌سازند. به دلیل وجود چنین پیوندهایی، تحمل تنش‌های برشی را نیز در فصل مشترک دارند[75و72].
اگر تیتانیوم خالص بدون حضور لایه رویین از جنس اکسید تیتانیوم در نظر گرفته شود، ماده زیست خنثی است و برهمکنشی با بافت میزبان ندارد ولی از آنجا که لایه رویین اکسیدتیتانیوم همواره و در هر محیطی که اندکی اکسیژن در آن وجود داشته باشد درکسری از ثانیه بر روی تیتانیوم تشکیل می شود موجب برهمکنش تیتانیوم با بافت اطراف شده و در نتیجه فعالیت زیستی از تیتانیوم مشاهده می گردد. دلیل اصلی وجود اختلاف نظر ذکر شده نیز آن است که در برخی مراجع تیتانیوم بدون لایه رویین در نظر گرفته شده است[74].
تیتانیوم به دلیل داشتن 5 مشخصه، به عنوان یک مادۀ کاشتنی دندانی مهم شناخته می‌شود: 1- مقاومت خوردگی عالی 2- استحکام بالا 3- نسبت استحکام به وزن بالا 4- چقرمگی بالا 5- خاصیت زیست خنثی یا زیست فعال بودن[76]
اما به منظور حصول موفقیت کلینیکی، مواد کاشتنی باید فصل مشترک پایداری با بافت اطراف خود تشکیل دهند تا با خواص مکانیکی بافت طبیعی سازگار شوند. با این که فلزاتی چون فولاد ضد زنگ 316ال و تیتانیوم بسیاری از الزامات بیومکانیکی کاشتنی ها را ارضاء
می‌کنند ولی پیوند بین سطح فلزی و استخوان‌های اطراف ضعیف است برای غلبه بر چنین مشکلی باید از پوشش‌های بیوسرامیکی استفاده نمود[77].
پوشش‌های بیوسرامیکی به منظور بهبود مقاومت سایشی و خوردگی کاشتنی‌های فلزی، همچنین برای اصلاح و بهبود عملکرد و کاربرد کاشتنی‌های تحت بار ارتوپدی و دندانی در بدن، تحت بررسی و مطالعه و مورد استفاده قرار گرفته‌اند[77و 62].
در اکثر پژوهش‌ها، توجه اصلی به پوشش زیر کونیا برای اصلاح مقاومت خوردگی زیر لایه فلزی کاشتنی بوده است]74]. زیر کونیا هیچگونه فرآیند خوردگی یا تجزیه و اضحلال را در محیط‌های بیولوژیکی متحمل نمی‌شود و از آنجا که ساختار مولکولی کاملاً متفاوت با بافتهای بدن دارد عموماً در بدن موجود زنده پایدار می‌ماند. همچنین زیر کونیا به طور چشمگیری توسط بافت اطراف مورد پذیرش قرار می‌گیرد. اما با استخوان پیوند شیمیایی برقرار نمی‌کند و به عنوان بیوماده خنثی شناخته شده است[78].
یکی دیگر از پوشش‌های بیوسرامیکی هیدروکسی آپاتیت می‌باشد که به عنوان پوشش بر روی کاشتنی های فلزی استفاده می شود. یکی از دلایل استفاده از هیدروکسی آپاتیت در پوشش‌دهی کاشتنی‌ها، تثبیت سریع‌تر کاشتنی در محیط استخوانی اطراف آن است. دلیل دیگر، افزایش عمر عملکرد کاشتنی است. پوشش‌های هیدروکسی آپاتیت در مجاورت محیط استخوانی، بهترین پاسخ بافت را موجب خواهند شد. اما پوشش هیدروکسی آپاتیت با پیوند ضعیف از کاشتنی جدا می‌شود و موجب از بین رفتن سطح کاشتنی نیز خواهد شد[62]. در حقیقت پایین بودن استحکام پیوند بین لایه پوشش هیدروکسی آپاتیت و زیر لایه فلزی کاشتنی، نقطه ضعف پوشش هیدروکسی آپاتیت در کاربرد پزشکی و پروتزهای بدن بوده است. طی پژوهشای مختلف تلاش شده تا با افزودن زیر کونیا به هیدروکسی آپاتیت، اصلاح و بهبود استحکام پیوند پوشش هیدروکسی آپاتیت حاصل گردد. با افزودن زیرکونیا، خواص مکانیکی پوشش هیدروکسی آپاتیت بهبود یافته و تشکیل اکسید کلسیم که فازی ترد و نامطلوب در پوشش است، کاهش می‌یابد[62].
یکی از مهمترین پارامترهای پوشش دهی، استفاده از روش مناسب جهت ایجاد پوششی با تراکم و یکنواختی و چسبندگی مناسب می‌باشد[31].
روش الکترولیت پلاسما می‌تواند به عنوان تکنیکی برای ایجاد پوشش سرامیکی بر روی فلزات به کار رود. پیدایش این تکنیک به دهه 1930 بر می‌گردد، هنگامی که Gunterschulze و Betz برای اولین بار تخلیه الکتریکی را بر روی یک سطح آندی بررسی کردند. در سال‌های اخیر این روش به عنوان تکنیکی برای انجام عملیات سطحی بر روی سطح فلزات به کار گرفته شده است. نتایج گزارش شده از تحقیقات حاکی از آن است که پوشش‌های ایجاد شده به این روش باعث ایجاد مقاومت خوردگی عالی و خصوصیت ضد سایش در سطح فاز می‌شود[23].
در انجام این تحقیق اهداف زیر دنبال می‌شود:
1- بررسی امکان پوشش‌دهی همزمان هیدروکسی آپاتیت و زیرکونیا به روش الکترولیتی پلاسمایی بر روی فولاد ضد زنگ 316ال و تیتانیوم.
2-بررسی خواص تریبولوژیکی و سایش در محلول رینگر و محلول بزاق مصنوعی
