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.

وجود انواع تخلفات ترافیکی سواره و پیاده از مشکلات حاد بسیاری از شهرهای دنیاست. براساس آمار و اطلاعات موجود، میزان تخلفات‌ ترافیکی و در نتیجه آن تصادفات منجر به فوت در جوامع‌شهری کشورهای در ‌حال توسعه نسبت به کشورهای توسعه‌یافته بیش از بیست برابر می‌باشد. این در شرایطی است که میزان اختلاف در حال افزایش است(محمودزاده وهمکاران.1384).

تحقیقات انجام شده نشان می‌دهد که علت تصادفات حاصل تداخل پیچیده عوامل مربوط به وسیله‌نقلیه، عوامل‌انسانی، جاده و محیط آن است. هر یک از این عوامل ریشه‌ها و طبیعت‌های خاص خود را دارد و تحقیق در مورد آن‌ها امری دشوار و دقیق می‌باشد رویکرد مرسوم در پرداختن به ایمنی‌راه در قالب سه شاخه زیر انجام می‌گیرد:

• مهندسی،
• اعمال‌قانون،
• آموزش.

متخصصان مختلف،وزن‌های متفاوتی برای این اقدامات قائل می‌شوند بر مطالعات انجام شده در رابطه با تصادفات نشان می‌دهد که در سطح ماکرو رشد روز‌افزون وسایل‌نقلیه و شهرنشینی و در سطح میکرو هندسه ‌راه نقش مهمی در وقوع تصادفات ایفا می‌کند. به عنوان یک راهبرد بلندمدت با توسعه سیستم حمل‌و‌نقل عمومی می‌توان مانع رشد نامتناسب تعداد وسایل‌نقلیه شخصی و درنتیجه کاهش‌ تعداد تصادفات گردید. اما در کوتاه ‌مدت می‌توان اقدامات دیگری را انجام داد؛ ازجمله این اقدامات می‌توان به موارد زیر اشاره نمود

 (آیتی،1381).

• بهبود مشخصات فنی ‌راه‌ها،
• ساماندهی‌ ترافیک،
• آرام‌سازی‌ ترافیک.

در تحقیق حاضر سعی بر این است تا نقش اصلاحات هندسی انجام شده معابر شهری بجنورد را بر تصادفات ترافیکی بررسی نماییم.

1-2- بیان مسأله

با توسعه شهر نشینی و افزایش گرایش به استفاده از وسایل‌نقلیه خصوصاً شخصی و عدم امكان گسترش هماهنگ معابر‌شهری و زیر‌ساخت‌های آن با ازدیاد وسایل‌نقلیه رفته‌رفته بر حجم ترافیک افزوده شده و پیامدهایی هم‌چون پارك و توقف‌های زائد وسایل نقلیه در حاشیه معابر به صورت‌های مختلف باعث كندی حركت، اختلال در نظم ترافیك، افزایش تصادفات، اتلاف وقت، افزایش مصرف سوخت آثار ناخوشایندی بر رفتار انسان‌ها خصوصاً كاربران ترافیكی می‌گذارد. هر شهر به عنوان یک کل متشکل از کاربری‌هایی است که در کنار یکدیگر زمین‌های شهری را شکل می‌دهند که هر یک از این کاربری‌ها به اقتضای نیاز شهروندان و خصوصیات فیزیکی شهر متفاوت از یکدیگر می‌باشند. شبکه معابر در شهرها کمتر از یک سوم از کل زمین‌های شهری را به خود اختصاص داده است و استخوان‌بندی شهر را تشکیل می‌دهد. در شکل‌گیری و ساخت مورفولوژی شهر هر یک از عناصر طبیعی و انسانی نقش به‌سزایی دارند که در این میان عوامل انسانی، شبکه معابر و خیابان‌ها و در مجموع شبکه‌های ارتباطی یکی از مهم‌ترین عوامل در بروز تصادفات در یک شهر می‌باشند.

1-2-1- هزینه‌های تصادفات ترافیکی ایران در سال‌های 1376 الی 1386

جدول 1-1: آمار تعداد تصادفات، مجروحین، فوت‌شدگان و هزینه سالیانه بین سال‌های 1386- 1376

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.

لذا می‌طلبد تحقیقی در این‌زمینه صورت پذیرد، كه در این تحقیق به بررسی نقش اصلاح هندسی معابر شهری بر تصادفات ترافیکی شهر بجنورد می‌پردازیم.

به طور کلی می توان گفت طراحی سازه ها بر اساس آنالیز های لرزه ای بر این مبنا است که رفتار ساختمان در مقابل نیرو های ناشی از زلزله های کوچک، بدون خسارت در محدوده ارتجاعی باقی بماند و در هنگام وقوع زلزله های شدید که رفتار سازه وارد ناحیه غیر خطی می شود ضمن حفظ پایداری کلی خود، خسارتهای سازه ای و غیر سازه ای را تحمل کند، به همین منظور طراحی لرزه ای سازه در هنگام ورود به ناحیه غیر خطی مستلزم آنالیز های غیر خطی می باشد.
می توان گفت یک تحلیل دینامیکی غیر خطی بیانگر رفتار صحیح و واقعی سازه به هنگام وقوع زلزله می باشد امّا با توجه به پیچیده بودن و پر هزینه بودن آنالیز های غیر خطی و زمان بر بودن این نوع تحلیل ها، روشهای تحلیلی بر مبنا آنالیز در محدوده رفتار خطی سازه با نیروی کاهش یافته زلزله صورت می گیرد.
از طرفی تحلیل و طراحی سازه ها صرفا بر اساس رفتار ارتجاعی اعضاء و عدم توجه به رفتار غیر خطی در هنگام وقوع زلزله باعث ایجاد شدن طرحی غیر اقتصادی که شامل مقاطع سنگین برای طرح خواهد بود می شود.
از اینرو آیین نامه های لرزه ای، نیروهای برای طراحی ارتجاعی سازه را از یک طیف خطی که وابسته به زمان تناوب طبیعی سازه و شرایط خاک محل احداث سازه می باشد، به دست می آورند و جهت در نظر گرفتن اثر رفتار غیر ازتجاعی و اتلاف انرژی بر اثر رفتار هیسترتیک، میرایی و اثر مقاومت افزون سازه این نیروی ارتجاعی را به وسیله ضریب کاهش مقاومت یا به عبارت دیگر ضریب رفتار سازه به نیروی طراحی مبدل می نمایند.
با توجه به اینکه ضرایب رفتار تعیین شده توسط آیین نامه های لرزه ای بر پایه مشاهدات عملکردی سیستم های سازه ای مختلف در زلزله های اتفاق افتاده و بر اساس قضاوت مهندسی استوار است در جهت رفع نگرانی پژوهشگران بابت فقدان ضرایب رفتار معقول و مبتنی بر مطالعات تحقیقاتی و پشتوانه محاسباتی در سالهای اخیر آیین نامه ها لرزه ای بر این اساس مدون گردیده اند که رفتار های هیسترتیک، شکل پذیری، مقاومت افزون، میرایی و ظرفیت سازه در هنگام استهلاک انرژی را جهت محاسبه ضریب رفتار در نظر بگیرند.
در اغلب آیین نامه های طراحی لرزه ای مقادیر ضریب رفتار ارائه شده بر مبنا قضاوت مهندسی، تجربه و مشاهده عملکرد سازه در زلزله های گذشته و چشم پوشی از تراز مقاومت افزون استوار می باشد. به همین دلیل مقادیر عددی ضرایب رفتار به کار برده در آیین نامه ها مختلف متفاوت می باشد به طوری که می توان گفت محدوده عددی ضریب رفتار برای سازه های بتن مسلح با سیستم قاب خمشی در آیین نامه های اروپایی مانند EC8 در محدوده ی 5/1 تا 5 است در صورتیکه برای همین نوع سیستم سازه ای در آیین نامه های آمریکایی مقادیر ضریب رفتار تا عدد 8 هم بیان گردیده است، از اینرو می توان گفت سازه هایی که مطابق آیین نامه های EC8 طراحی شده اند دارای طراحی های سنگین تری نسبت به طراحی های که مطابق آیین نامه های آمریکایی انجام گرفته است می باشند.
اگر به طور خاص آیین نامه طراحی لرزه ای ایران را مورد مطالعه قرار دهیم، می توان گفت به دلیل آنکه ضرایب رفتار تعین شده بر مبنا قضاوت مهندسی است دارای کاستی هایی به شرح زیر می باشد:
1- برای سیستم های سازه ای، از یک نوع با ارتفاع ها و زمان تناوب ارتعاش متفاوت از ضرایب رفتار یکسانی استفاده میشود.
2- در R تاثیر شکل پذیری و مقاومت افزون و درجه نامعینی به صراحت نیامده است.
3- اثر لرزه خیزی منطقه در  Rلحاظ نشده است.
4- اثر شرایط خاک در R لحاظ نشده است.
 
1-2  روشهای محاسبه ضریب رفتار
همانطور که از پیش ذکر شد روشهای سنتی چگونگی محاسبه ضریب رفتار برای سیستم های سازه ای بر اساس قضاوت مهندسی انجام می شده است، در طی سالهای اخیر روشهای علمی قابل اعتماد و جدیدی توسط تحقیقات نیومارک ارائه گردیده است.

می توان گفت جدید ترین رابطه های ارائه شده برای ضریب رفتار رابطه ای است که سه عامل شکل پذیری، مقاومت افزون و در جه نامعینی را در بر دارد. دو عامل شکل پذیری و مقاومت افزون برای کشور های مختلف می تواند متفاوت می باشد، زیرا به متغیر های کیفی و کمی متعددی مانند فرهنگ ساخت و ساز و روشهای اجرائی، ناحیه لرزه خیزی و آیین نامه بارگذاری و طراحی بستگی دارد.
از اوایل دهه 1980 در انجمن فن آوری کاربردی (ATC) در طی پژوهشهای فریمن و یوانگ تلاش محققین به سمت تجزیه ضریب رفتار به عوامل تشکیل دهنده آن سوق پیدا نمود.
قابل توجه است که عامل نامعینی ابتدا در آیین نامه های ATC-19 و ATC-40 و سپس در آیین نامه UBC-1997 مطرح گردید.
در سال 1995 محققین برای محاسبه ضریب رفتار رابطه (1-1) را پیشنهاد نمودند.
(1-1)
که در رابطه فوق  ضریب کاهش نیرو ناشی از مقاومت افزون و  ضریب کاهش نیرو ناشی از شکل پذیری و  کاهش نیرو ناشی از نامعینی یا به عبارت دیگر ضریب درجه نامعینی سازه می باشد. که به علت گسترده شدن مطلب و گسسته شدن موضوع اصلی از تشریح بیشتر آن  در این مطالعه اجتناب شده است .
 
1-3  تشریح اجزای ضریب رفتار
1-3-1  شکل پذیری
1-3-1-1  ضریب شکل پذیری کلی سازه
در صورتیکه منحنی رفتار کلی سازه را اصطلاحا” به صورت منحنی الاستیک – پلاستیک (دو خطی) ایده آل نمائیم، طبق رابطه (1-2) ضریب شکل پذیری کلی سازه که با  نمایش داده می شود محاسبه می شود:
(1-2)
بهتر است مقدار ضریب شکل پذیری کلی سازه ، که نماینگر ظرفیت استهلاک انرژی اجزا یا کل سازه است، از روشهای آزمایشگاهی تعیین نمود. رفتار کلی سازه که در شکل (2-1) نشان داده شده است، تنها مربوط به سیستم هایی است که می توانند انرژی را با یک رفتار پایدار مستهلک کنند، مانند قابهای مقاوم خمشی شکل پذیر ویژه، و برای سیستم های دیگر که کاهش شدید سختی و مقاومت دارند، تعریف تغییر مکان تسلیم و تغییر مکان حداکثر در رابطه (1-2) می تواند نادرست باشد. می توان گفت تعیین ضریب  به خصوص برای سازه های بلندتر از یک طبقه کار پیچیده ای است. برای محاسبه این ضریب غالباً از تغییر مکان نسبی طبقه به عنوان معیار تغییر مکان استفاده می‎شود (شکل1-1).
شکل (1-1): نمودار منحنی ظرفیت یک سازه متعارف
 
1-3-1-2  ضریب کاهش نیرو توسط شکل پذیری
سازه ها توسط رفتار شکل پذیر مقدار قابل توجهی از انرژی زلزله را با رفتار هیسترتیک مستهلک می‎کنند، که مقدار این استهلاک انرژی، بستگی به مقدار شکل پذیری کلی سازه دارد. مقدار شکل پذیری کلی سازه نباید از شکل پذیری المانهای سازه فراتر رود. بدین منظور، هنگام طراحی لازم است حداقل مقاومت لازم سازه که شکل پذیری کلی آن را به حد شکل پذیری مشخص شده از قبل، محدود می‎کند، مشخص شود .
همان گونه که در قسمتهای قبل، توضیح داده شد، ضریب کاهش بر اثر شکل پذیری (  ) طبق رابطه
(1-3)، با نسبت مقاومت ارتجاعی مورد نیاز به مقاومت غیر ارتجاعی مورد نیاز تعریف می شود.
(1-3)
که در این رابطه  مقاومت جانبی مورد نیاز، برای جلوگیری از تسلیم سیستم بر اثر یک زلزله مشخص و   مقاومت جانبی تسلیم مورد نیاز برای محدود کردن ضریب شکل پذیری کلی سازه  به مقداری کمتر و یا برابر با ضریب شکل پذیری کلی از پیش تعیین شده (هدف یا  ) وقتی که سیستم در معرض همان زلزله قرار گیرد، می باشد. به طور کلی، در سازه هایی که در هنگام وقوع زلزله رفتار غیر ارتجاعی دارند، تغییر شکلهای غیر ارتجاعی با کاهش مقاومت جانبی تسلیم سازه (یا با افزایش ضریب )، افزایش مییابند.
برای یک زلزله مشخص و یک ضریب  معین، مشکل اساسی محاسبه حداقل ظرفیت مقاومت جانبی  است که باید در سازه به منظور جلوگیری از به وجود آمدن نیازهای شکل پذیری بزرگتر از ، تأمین گردد. در نتیجه محاسبه  برای هر زمان تناوب و هر شکل پذیری هدف، شامل عملیاتی تکراری است. بدین صورت که، مقاومت جانبی تسلیم ( ) برای سیستم در نظرگرفته و سیستم تحلیل می‎شود، این ‎کار، تا زمانی ادامه می یابد که ضریب شکل پذیری کلی محاسبه شده ( ) با یک تولرانس مشخص، برابر ضریب شکل پذیری کلی هدف ( ) گردد و آنگاه مقاومت جانبی متناظر با این ضریب شکل پذیری،  نامیده می‎شود.
برای تعیین ضریب کاهش بر اثر شکل پذیری، روش کار بدین صورت است که مقاومت جانبی ارتجاعی  و غیر ارتجاعی  که برای یک سیستم با زمان تناوب مشخص به دست آمده، این مقادیر به وزن سیستم، نرمال می‎شوند. این نیرو ها برای زمانهای تناوب مختلف سازه به دست می آید و با توجه به آن، طیف خطی و طیف غیر خطی با ضریب شکل پذیری  محاسبه می‎شود. از از تقسیم طیف خطی به طیف غیر خطی، مقدار ضریب کاهش بر اثر شکل پذیری برای آن زلزله بخصوص و ضریب شکل پذیری هدف، به دست می آید  (شکل1-2 ).
شکل (1-2): طیف ارتجاعی و غیر ارتجاعی با شکل پذیری ثابت
 
 
1-3-2  مقاومت افزون[1]
هنگامی که یکی از اعضای سازه به حد تسلیم رسیده و اصطلاحاً در آن لولای خمیری تشکیل شود، مقاومت سازه از دیدگاه طراحی در حالت بهره برداری به پایان می رسد، ولی در حالت طراحی انهدام، پدیده فوق به عنوان پایان مقاومت سازه به حساب نمی آید، زیرا عضو مورد نظر همچنان می تواند با تغییر شکل غیر ارتجاعی، انرژی ورودی را جذب کند تا به مرحله گسیختگی و انهدام برسد. با تشکیل لولاهای خمیری، به تدریج سختی سازه با کاهش درجه نامعینی استاتیکی کاهش می یابد، و لی سازه همچنان پایدار است و قادر خواهد بود در مقابل نیروهای خارجی از خود مقاومت نشان دهد. وقتی که نیروی خارجی باز هم افزایش یابد، روند تشکیل لولاهای خمیری نیز ادامه یافته و لولاهای بیشتری در سازه پدید می آید تا جایی که سازه از نظر استاتیکی ناپایدار شده و دیگر توان تحمل بار جانبی اضافی را نداشته باشد.
مقاومتی که سازه بعد از تشکیل اولین لولای خمیری تا مرحله مکانیزم (ناپایداری) از خود بروز می دهد، مقاوت افزون نامیده می شود، در طراحی لرزه ای سازه ها مقاومت ارتجاعی مورد نیاز سازه را متناسب با مقاومت افزون آنها کاهش می دهند. برای این منظور، مقدار ضریب رفتار سازه ها متناسب با مقاومت افزون افزایش داده می شود تا مقاومت مورد نیاز کاهش یافته، محاسبه گردد.
سالهاست که پژوهشگران اهمیت مقاومت افزون را در جلوگیری از خراب شدن برخی سازه ها به هنگام رخداد زلزله های شدید شناخته اند. برای مثال، در زلزله سال 1985 مکزیک، وجود مقاومت افزون عامل بسیار مؤثری در جلوگیری از خرابی برخی ساختمانها بوده است. همچنین زلزله سال 1369 (ه.ش) رودبار و منجیل بسیاری از ساختمانهای 7-8 طبقه در شهر رشت که دارای اتصالات خُرجینی و شکل پذیری ناچیز بودند، بر اثر وجود مقاومت افزون (که عمدتاً به دلیل وجود عناصر غیر سازه ای، پارتیشن ها و نما ایجاد شده بود) از فرو ریختن کامل جان سالم به در بردند .
در مطالعات انجام شده بر روی میز لرزان برای ساختمانهای چند طبقه بتن مسلح و فولادی به وسیله پژوهشگران دانشگاه کالیفرنیا در برکلی در سالهای 1984 تا 1989 نیز بر اهمیت ضریب مقاومت افزون تأکید شده است.
 
1-3-3  درجه نامعینی
نامعینی سیستم های سازه ای مفهوم مهمی است که از دیرباز مورد توجه مهندسان بوده است. پس از مشاهده تخریب تعداد زیادی از سیستم های سازه ای با درجات نامعینی کم، در زلزله های 1994 نورتریج و 1995 کوبه، موضوع نامعینی سازه ای، به شکل جدی تری مطرح شد. تاکنون تعریفها و تفسیرهای متفاوتی از نامعینی سازه ای، که وابسته به عدم قطعیت نیز و ظرفیت سازه هاست، ارائه شده است. از این رو، استفاده از مفاهیم عدم قطعیت، مبنای یکی از روشهای مطالعه نا معینی سیستم های سازه ای تحت بارهای لرزه ای است.
در سال 1978، کرنل برای در نظرگرفتن عدم قطعیت در سیستم های سازه ای، ضریبی بنام ضریب نامعینی پیشنهاد کرد. این ضریب به عنوان احتمال شرطی گسیختگی سیستم معرفی و اولین گسیختگی را که ممکن بود در هر یک از اعضای سازه های سکوی دریایی رخ دهد، مشخص می‎کرد.
هنداوی و فرانگوپل در سال 1994، یک ضریب نامعینی احتمالاتی را پیشنهاد کردند. ضریب پیشنهادی این پژوهشگران به صورت نسبت احتمال تسلیم اولین عضو منهای احتمال انهدام، به احتمال انهدام سیستم تعریف می‎شد.
برترو پدر و پسر در سال 1999 برای اندازه اندگیزی نامعینی سازه‎های قابی تحت اثر حرکتهای زمین ناشی از زلزله، از مهفوم «درجه نامعینی» استفاده کردند. درجه نامعینی که این پژوهشگران مورد استفاده قرار دادند به عنوان تعداد نواحی بحرانی یا لولاهای خمیری در سیستم سازه‎ای تعریف می ‎شود که مقدار قابل توجهی از انرژی هیسترتیک خمیری را قبل از انهدام سازه مستهلک می‎نمایند. در پژوهش های شده، اثرهای مقاومت افزون، ضرائب تغییرات نیاز و ظرفیت و دیگر عوامل، بررسی شده و چنین نتیجه گیری شده است، که جدا کردن نامعینی از عوامل دیگر دشوار است.
در ATC-19  و  ATC-34 به منظورکمّی کردن قابلیت اعتماد سیستم های قاب لرزه ای، ضرایبی به عنوان ضرایب نامعینی پیشنهاد شده است.
آیین نامه ساختمانی متحدالشکل (UBC)و مقررات NEHRP، از سال 1997 یک ضریب  با عنوان ضریب قابلیت اعتماد / نامعینی معرفی کرده اند که در نیروی جانبی زلزله برای طراحی ضرب می شود. در آیین نامه ساختمانی بین المللی (IBC) سال 2000 نیز چنین ضریبی آورده شده است. در پی این بررسی ها گفته شده است که برای رسیدن به ضریب نامعینی کمی و قابل قبول که بتواند در ارزیابی سازه ها و نیز طراحی مورد استفاده قرار گیرد، به تحقیقات و تجربیات گسترده ای نیاز است.
 
1-4  محاسبه ضریب رفتار توسط آنالیز تاریخچه زمانی
در سالهای اخیر یوانگ برای به دست آوردن ضریب رفتار توسط آنالیز های دینامیکی روابطی را به صورت زیر پیش نهاد نموده است.
(1-4)
که در رابطه فوق  حداکثر برش پایه در سازه بر اساس تحلیل دینامیکی خطی ناشی از شتابنگاشتی که باعث مکانیزم شدن سازه بر اساس معیار خرابی می شود و Vy برش پایه حداکثر بر اساس تحلیل دینامیکی غیر خطی در نگاشتی که باعث مکانیزم شدن سازه بر اساس معیار خرابی تعریف شده می شود و Vs برش پایه در نگاشتی که باعث ایجاد اولین مفصل پلاستیک در یکی از المانهای سازه شده است می باشد.
ضریب  برابر 4/1 در نظر گرفته می شود.
لازم به ذکر است که در این پایان نامه از روش فوق جهت محاسبه ضریب رفتار توسط آنالیز دینامیکی تاریخچه زمانی استفاده شده است.
 

اگر به طیف شتاب اغلب زلزله‌ها دقت کنیم خواهیم دید که شتاب پاسخ سازه­هایی که دوره تناوب بالاتری دارند کمتر خواهد بود ، بنابراین اگر ما می‌توانستیم سازه‌های موجود را به نحوی نرم کنیم، می‌توانستیم نیروی برشی ناشی از زلزله را کاهش دهیم.
از طرف دیگر آسیب ساختمانها و به خصوص اجزای غیر سازه­ای از دو عامل زیر ناشی می‌شود.
1 – تغییر مکان نسبی بین طبقه‌ای
2 – شتاب کف طبقات
اگر بخواهیم تغییر مکان نسبی طبقات را کاهش دهیم بایستی سختی سیستم را افزایش دهیم که این امر موجب افزایش شتاب کف طبقات شده و منجر به خسارت دیدن تجهیزات حساس داخلی می‌شود.
همچنین شتاب طبقات را می‌توان با نرم کردن سازه کاهش داد که این امر منجر به افزایش تغییر مکانهای نسبی در تراز طبقات می‌شود. بنابراین بایستی راهکاری اندیشید که هم شتاب و هم تغییر مکان جانبی ، هر دو با هم کاهش پیدا کنند.
موارد گفته شده در بالا با روشی که از اوایل قرن حاضر مطرح بوده و در دهه‌های اخیر به علت در دسترس قرار گرفتن امکانات مختلف چه از نظر تکنولوژی ساخت و چه از نظر دانش مهندسی در خصوص تحلیل، طراحی و اجرا برای مقاوم ساختن سازه‌ها در برابر زلزله به عرصه عمل وارد شده است، قابل اجرا خواهند بود. این روش جداسازی لرزه‌ای یا جداسازی نامیده می‌شود.
البته استفاده از این روش در ایران در قرن ششم قبل از میلاد مسیح در ساخت آرامگاه کورش در پاسارگارد مشاهده شده است. این سازه به عنوان قدیمی ترین سازه جداسازی شده جهان شناخته شده است.
این سازه از یک پی از جنس سنگ عمیق و پهن و ملات صاف شده‌ای تشکیل شده است که بر روی پی دیگر از جنس سنگ صاف شده و پهن قرار گرفته است این دو پی به گونه به هم متصل شده اند که صفحه بین شان به جلو و عقب می‌لغزد،آنچنان که در یکی از زلزله‌های رخ داده این سازه سالم مانده است. همچنین در ساخت منارجنبان اصفهان از این روش به نحوی استفاده شده است.
شکل (1-1 ) آرامگاه کورش در پاسارگاد ( قدیمی ترین سازه جداسازی شده جهان )

 
می توان پیشرفت جداسازی لرزه‌ای در دهه‌های اخیر را به پنج عامل زیر نسبت داد:
1 – گسترش طراحی و ساخت انواع نشیمنها
2 – گسترش طراحی و ساخت میراگرهای لرزه­ای برای کاهش حرکت نشیمنها و مقاومت در مقابل باد و بارهای بهره برداری
3 – افزایش اعتماد به نرم افزارهای کامپیوتری در پیش بینی رفتار جداگرهای لرزه­ای
4 – گسترش استفاده از میز لرزان به جهت شبیه سازی لرزه­ای
5 – افزایش توانایی مهندسان زلزله شناسی در محاسبه مقدار حرکت زمین در مکانهای مورد نظر
هدف اصلی در این روش جلوگیری از انتقال مستقیم نیروی زلزله از پی به سازه است.
به عبارت دیگر جداسازی لرزه‌ای یک روش نوین برای طراحی ساختمانها در برابر زلزله است که مبنای آن کاهش نیاز لرزه­ای به جای افزایش ظرفیت لرزه­ای سازه است. در واقع اساس این روش کاهش پاسخ‌ها به وسیله افزایش زمان تناوب و میرایی در سازه است.
استفاده صحیح از این فن آوری سبب بهبود رفتار سازه‌ها شده و رفتار سازه در حین زمین لرزه‌های بزرگ عمدتا در محدوده ارتجاعی باقی می‌ماند. در این روش تنها برای ایجاد صلبیت جانبی سازه در برابر بارهای جانبی مانند بار باد و بارهای بهره برداری یکسری عناصر باربرجانبی در حداقل نیاز توصیه می‌شود.
از مزایای جداسازی لرزه­ای می‌توان موارد زیر را نام برد :
تغییر مکان‌های نسبی طبقات کاهش پیدا می‌یابد.
کاهش قابل ملاحظه‌ای در شتاب طبقات به وجود می‌آید.
خسارات سازه‌ای و نیز خسارات غیر سازه‌ای به طور محسوسی کاهش می‌یابد.
از مشکلات معماری در طراحی ساختمان‌ها کاسته می‌شود.
هزینه اجرایی سازه‌ها به دلیل استفاده از مقاطع با ظرفیت کمتر کاهش می‌یابد.
نتایج فوق به علت تغییر بعضی از خواص دینامیکی سازه، یعنی افزایش پریود و میرایی آن به دست می‌آید چرا که با افزایش پریود سازه شتاب سازه در اثر حرکات زمین کاهش می‌یابد. البته این پدیده در برخی از حالات نظیر زلزله‌های با پریود بلند و یا سازه‌های واقع بر روی خاک‌های نرم، عملکرد سیستم‌های جداگر لرزه‌ای را نامطلوب می‌سازد.
به هر حال این روش در طراحی برخی از سازه‌های متداول در مقایسه با دیگر روشهای دیگر طراحی و تقویت سازه در برابر زلزله دارای ویژگیهای خاصی بوده و به عنوان یک روش موثر قابل طرح است.
 
1-2 مفهوم جداسازی لرزه­ای
شکل (1-2) یک سازه دارای دو درجه آزادی را نشان می‌دهد که در آن  جرم جداگر و  جرم روسازه و  و  سختی و میرایی سازه و  و  سختی و میرایی جداگر می‌باشد. با توجه به اینکه سختی افقی جداگر به مراتب کمتر از سختی افقی سازه است بنابراین مقدار ε (  ) بسیار کوچک است. ( ε<  <  )
دکتر نعیم در کتاب طراحی ساختمانها با جداسازی لرزه­ای از تئوری تا عمل اثبات می‌کند که مقدار ضریب برش پایه در این حالت برابر خواهد بود با :

که به ازای مقادیر کوچک ε و برای یک طیف طراحی متداول می‌توان ساختمان را برای ضریب برش پایه  طراحی کرد که با توجه به اینکه  به مراتب کمتر از  است در نتیجه  بزرگتر از  است. و از طرف دیگر با توجه به اینکه  بزرگتر از  می‌باشد در نتیجه در طیف پاسخ شتاب مقدار ضریب برش پایه کمتر خواهد شد.
 
شکل (1-2): سازه جداسازی شده با دو درجه آزادی را نشان می‌دهد.
 
شتاب اکثر زلزله‌ها معمولا دارای زمان تناوب غالبی حدود 1/0 تا 1 ثانیه می‌باشند و حداکثر شدت آن در حدود 2/0 تا 6/0 ثانیه می‌باشد. بنابراین چون امکان تشدید پاسخ سازه هایی که زمان تناوب طبیعی آنها در محدوده 1/0 تا 1 ثانیه است، در مقابل زلزله وجود دارد این سازه‌ها در محدوده‌های تناوبی فوق آسیب پذیرند. مهمترین امتیاز جداگرهای ارتعاشی در این است که با انعطاف پذیری زمان تناوب طبیعی سازه را افزایش می‌دهند. این پدیده یعنی افزایش زمان تناوب سازه موجب می‌گردد که از عمل تشدید یا از نزدیک شدن به حالت تشدید اجتناب شود و در نهایت پاسخ سازه کاهش یابد. اثر تغییر زمان تناوب سازه به طور نمایشی در شکل ( 1 – 3 ) نشان داده شده است.
شکل (1-3): کاهش برش پایه با افزایش دوره تناوب را نشان می‌دهد.
 
در واقع نیروهای افقی به دست آمده از روش‌های متداول طراحی لرزه‌ای سازه‌ها در مقابل زلزله، در سازه هایی که دارای انعطاف پذیری و میرایی کمی هستند بیشتر است. نیروهای لرزه‌ای وارد بر این سازه‌ها را می‌توان با قرار دادن این سازه‌ها بر روی وسایل و ابزاری که انعطاف پذیری افقی و میرایی لرزه‌ای زیاد فراهم می‌کنند، به مقدار زیادی کاهش داد. این موضوع اساس مفهوم اصلی جداگرهای لرزه‌ای است.
با افزایش دوره تناوب سازه جا به جایی سازه نیز افزایش می‌یابد ( شکل 1 – 4 و 1 – 5 ). البته می‌توان با افزایش میرایی این جابه جایی را کنترل کرد ( شکل 1- 6 ). که این امر سبب افزایش تغییر مکان نسبی طبقات و شتاب طبقات می‌گردد و به گفته دکتر نعیم : تلاش برای بهبود عملکرد سیستم با افزودن میرایی اضافی، فعالیت باطلی است که ناچار محکوم به شکست می‌باشد.
شکل (1-4): تغییر جابه­جایی با افزایش دوره تناوب را نشان می‌دهد.
شکل (1-5): افزایش جا به جایی وکاهش نیروی برشی با افزایش دوره تناوب را نشان می‌دهد.
 
شکل (1-6) : کاهش جا به جایی با افزایش میرایی را نشان می‌دهد.
 
ایمنی بهتر سازه‌های جدا سازی شده مخصوصا در مورد اجزای غیر سازه‌ای به دلیل کاهش شتاب طبقات و تغییر مکان نسبی طبقات به نسبت سازه‌های گیردار می‌باشد. منحنی تغییر مکان‌های قائم و شتاب‌های افقی تقریبا به صورت مستطیل بوده و تمام جرم‌ها حرکت یکسانی دارند( مود اول ارتعاشی، مهم ترین مود ). بنابراین سازه جداسازی شده را می‌توات تقریبا به صورت یک جرم صلب در نظر گرفت. شکل (1-7) و (1-8)
شکل (1-7) : کاهش شتاب و تغییر مکان نسبی طبقات را نسبت به سازه‌های گیردار نشان می‌دهد.
شکل (1-8) : مقایسه‌ای بین خرابی اجزای غیر سازه‌ای در دو حالت سازه گیردار و سازه جداسازی شده
 
تغییر مکانهای سازه‌های بدون جداگر ارتعاشی در ارتفاع ساختمان افزایش می‌یابد، اما در سازه‌های جداسازی شده بیشتر تغییر مکان مربوط به تغییر مکان خود سیستم جداگر بوده و تغییر مکان سازه در بالای سطح جداگر بسیار کم است و منحنی تغییر مکان در مود اول تقریبا به صورت مستطیل شکل می‌باشد.
یکی از امتیازات خوبی که تغییر مکانهای بزرگ جداگر دارد اینست که محل جداگرها، مکان خوب و مفیدی برای طراحی میراگرهایی با میرایی زیاد جهت کنترل مود اول ارتعاشی می‌باشد، زیرا بسیاری از میراگرها به تغییر مکانهای بزرگی نیاز دارند تا مفید و کارا واقع شوند.
البته این بدین معنی نیست که همواره حداکثر جا به جایی سازه‌های جدا سازی شده بیشتر از سازه‌های گیردار است، بلکه در مورد سازه‌های جدا سازی شده به وسیله جداگرهای اصطکاکی ( FPS) در اکثر موارد جا به جایی حداکثر آنها از جا به جایی حداکثر سازه گیردار در بام بیشتر نمی باشد که نشانگر آن است که این جداسازها حتی در کاهش جا به جایی بیشینه سازه نیز موثر می‌باشند گر چه همانند جداگرهای لاستیکی – سربی برش پایه سازه را کاهش نمی دهند. حتی در جداگرهای لاستیکی – سربی در سازه‌های با ارتفاع زیاد این جابه جایی یا کمتر از جا به جایی حداکثر بام سازه گیردار است و یا اختلاف چندانی با جا به جایی بیشینه بام در سازه گیردار ندارد. شکل ( 1 – 9 ) این مطلب را به خوبی نشان می‌دهد.
شکل (1-9) : تغییرات جا به جایی در ارتفاع را نشان می‌دهد.

. 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.