CN110376678A - 基于时序合成技术的弱相干脉冲整流器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于时序合成技术的弱相干脉冲整流方法、装置及存储介质，通过光学分束器将入射弱相干脉冲序列等概率分离至空间多路，或入射多个弱相干脉冲序列，利用硅基波导等光学传输器件实现各路径光程的精确控制，将多路弱相干脉冲序列通过定向耦合器等器件耦合进入同一硅基波导等光学传输器件，实现弱相干脉冲序列重复频率的成倍提升。本发明可用于降低弱相干脉冲序列中双光子态脉冲比重、提升弱相干脉冲序列事件分辨率、降低基于弱相干脉冲量子通信系统被分光子流技术攻击概率等。

Description

基于时序合成技术的弱相干脉冲整流器

技术领域

本发明属于量子光学、微纳光子器件技术领域，具体是指一种基于时序合成技术的弱相干脉冲整流方法、装置及存储介质。

背景技术

弱相干脉冲(Weak-coherent pulses,WCP)光源是一种在量子光学领域特别是量子通信领域得到广泛应用的非经典光源，通常通过可调衰减器衰减激光脉冲序列功率获得。当单脉冲平均光子数衰减至小于1时，弱相干脉冲呈现出与相干脉冲不同的光子态特性，即脉冲时序位置的光子随机呈现真空态(无光子)、单光子态和多光子态，单脉冲光子数近似满足泊松分布。一些量子通信系统利用单光子脉冲的随机分布特性进行实时密钥分配，并在海森堡测不准原理的影响下最大程度上保证量子通信系统的安全。然而，弱相干脉冲序列中的多光子脉冲可能在通信传输过程中被分光设备截获，造成量子密钥的安全隐患。因此，降低弱相干脉冲序列中的多光子态权重，是获得接近理想量子光源的重要研手段。另一方面，弱相干脉冲序列的重复频率决定于激光脉冲序列重复频率；弱相干脉冲序列时间复用密度提升可通过提高激光脉冲序列重复频率实现，也可通过时序合成技术实现。

时序合成是一种广泛应用于经典光源的技术，其主要原理是通过光学定向耦合技术，将N路重复频率相同的激光脉冲序列按时间顺序合成为一路激光脉冲序列。经过合成后，激光脉冲序列重复频率可提升N倍。需要注意的是，激光脉冲序列时序合成既可通过时间透镜完成，也可通过波导定向耦合器和光学时域控制器实现。另一方面，以绝缘体上硅(Silicon-on-insulator,SOI)工艺制备的硅基集成光路是一种可在芯片尺度实现各种光学功能的技术方案。另一方面，硅在通信波段具有相对较高的折射率，横截面积处于亚微米量级的光学波导即可具有较好的导光能力；硅基集成光路制备工艺同集成电路制备工艺高度兼容，不仅提供了较多的设计自由度，同时保证了大批量、高可靠性硅基光子器件能够顺利制备。本发明以硅基集成光路为例，论述弱相干脉冲时序合成技术的应用背景、工作原理和实现方案。

发明内容

本发明需要解决的问题是通过集成光学分束器，将一路弱相干脉冲序列等概率分离至多路，并以一定几率拆分其中多光子态光子，使对应脉冲中的多个光子沿不同路径传输；利用集成光学定向耦合器，将多路弱相干脉冲序列分别耦合进入输出波导，通过各路径波导引入的光学长度差，将各路弱相干脉冲序列按时间顺序等间隔合成，提升输出弱相干脉冲序列重复频率的同时降低多光子态光子比例，从而降低量子通信系统被分光子流窃听技术攻击的隐患。

为了解决上述问题，本发明提出了一种基于时序合成技术的弱相干脉冲整流基于时序合成技术的弱相干脉冲整流方法，包括：

步骤一、将入射弱相干脉冲序列等概率拆分至多个空间路径；

步骤二、将多路弱相干脉冲序列依次耦合进入同一路径；

步骤三、通过时序合成技术控制各弱相干脉冲序列时间特性，实现输出弱相干脉冲序列重复频率的成倍提升。

优选的，上述方法具体为将一路弱相干脉冲序列等概率分离至多路，并以一定几率拆分其中多光子态光子，使对应脉冲中的多个光子沿不同路径传输；将多路弱相干脉冲序列分别耦合进入输出波导，通过各路径波导引入的光学长度差，将各路弱相干脉冲序列按时间顺序等间隔合成，提升输出弱相干脉冲序列重复频率的同时降低多光子态光子比例。

优选的，上述方法将分离的弱相干脉冲序列由多根硅基波导传输，并依次耦合进入同一根波导内；各硅基波导引入的时间延迟可预先设定并通过可调谐光学延迟线调节，以保证空间分离的各路弱相干脉冲序列到达时间窗不产生重叠。

优选的，上述方法将多路重复频率相同的单光子光源序列耦合进入多根硅基波导，通过控制各单光子序列的到达时间，使最终输出的单光子序列到达时间窗不产生重叠。

优选的，上述方法具体执行如下：

设弱相干脉冲序列的单脉冲平均光子数为μ，弱相干脉冲整流器端口数为N，则n光子态出现的概率

概率随多光子态光子数目呈泊松分布；双光子态光子从两个不同输出端输出的概率为

(N-1)/N(2)，

三光子态光子从三个不同输出端输出的概率为

(N-1)(N-2)/N²(3)，

以此类推，则n光子态光子从n个不同输出端(n<N)输出的概率为

应用于量子通信系统的弱相干脉冲序列，存在多光子态的概率即系统可能被分光子流手段攻击的概率，满足

经过光学分束器对多光子态光子的拆分后，输出弱相干脉冲面临分光子流攻击的概率的降低值为：

一种实现如上述基于时序合成技术的弱相干脉冲整流方法的装置，其特征在于，所述装置包括光学分束器、定向耦合器、时序合成控制器、芯片集成光栅耦合器、多根波导、硅基芯片集成光路，其中所述多根波导包括输入波导以及输出波导。

优选的，上述装置通过光学分束器将入射弱相干脉冲序列等概率拆分至多个空间路径，通过定向耦合器将多路弱相干脉冲序列依次耦合进入同一路径，通过时序合成技术控制各弱相干脉冲序列时间特性，通过硅基芯片集成光路实现，通过光学分束器分离的弱相干脉冲序列由多根硅基波导传输，并通过定向耦合器依次耦合进入同一根波导内。各硅基波导引入的时间延迟可预先设定并通过可调谐光学延迟线调节，以保证空间分离的各路弱相干脉冲序列到达时间窗不产生重叠。

优选的，上述装置将多路重复频率相同的单光子光源序列耦合进入多根硅基波导，通过控制各单光子序列的到达时间，使最终输出的单光子序列到达时间窗不产生重叠。

优选的，上述装置通过空间光路、全光纤光路或其他材料芯片集成光路实现，其基本结构包括光学分束器、可调谐光学延迟线以及低损耗定向耦合器。

优选的，上述其他材料为非晶硅、石英、硫系波导、铝镓砷、氮化硅、碳化硅中的一种或多种。

优选的，上述光学分束器采用一个或多个光学分束器。

一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述方法的步骤。

与现有技术相比，本发明在特性脉冲激光光源重复频率的基础上，通过时序合成的方法，将多路弱相干脉冲在时间尺度上进行复用，在单脉冲平均光子数不增加的前提下，提升输出弱相干脉冲序列有效单光子重复频率，从而提升量子通信系统信息传输速率。此外，通过光学分束器对多光子态光子的拆分作用，还可降低输出弱相干脉冲序列的多光子态权重。此时，在不增加多光子态光子数目的情况下，可适当提高单脉冲光子数获得更多有效单光子，从而进一步突破单源可支持的量子通信系统信息传输速率瓶颈。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了时序合成弱相干脉冲整流器典型结构图；

图2示出了弱相干脉冲时序合成工作原理图。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅被配置为解释本发明，并不被配置为限定本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明更好的理解。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本实施例提供一种基于时序合成技术的弱相干脉冲整流方法、装置及存储介质。

如图1所示，硅基光子时序合成弱相干脉冲整流器为例，重复频率为R的弱相干脉冲序列，经芯片集成光栅耦合器输入至硅基波导，通过多模干涉仪光学分束器(BeamSplitter)等概率沿N条路径耦合输出(图中N＝8)，经多根波导传输至输出波导附近，通过定向耦合器(Directional Coupler)依序列耦合进入输出波导，经芯片集成光栅耦合器输出。通过控制各波导的长度、横截面尺寸、定向耦合器位置，各波导耦合进入输出波导的时间间隔为ΔT＝N/R，此时，输出波导的重复频率为N*R。

如图2所示，展示了弱相干脉冲时序合成工作原理，以8路时序合成为例，光学分束器输出波导按顺序以1-8编号，输入弱相干脉冲序列保持时间同步并具有相同的重复周期8ΔT。需要注意的是，图2所示弱相干脉冲序列光子数时间分布是完全随机情况下的一种特例。通过设计弱相干脉冲整流器的空间结构，各传输波导中的弱相干脉冲序列按照4-5-3-6-2-7-1-8的顺序依次耦合进入输出波导，各波导耦合时间间隔为ΔT。此时，输出弱相干脉冲序列重复周期为ΔT，理想情况下(不计整流器插入损耗)单位时间内光子数与输入弱相干脉冲序列相同。

表1弱相干脉冲时序合成整流器光子分布时域特性

表1展示了弱相干脉冲时序合成整流器光子分布时域特性，时钟1、时钟9和时钟17与图1入射端弱相干脉冲序列中的时钟一一对应，每个入射脉冲包含四个光子，在光学分束器的作用下分离至多路并合成至新时钟信号的不同位置。在实际应用中，如每一个入射弱相干脉冲序列的单脉冲平均光子数相同，则输出端弱相干脉冲序列的单脉冲平均光子数保持不变，即其中单光子态光子比例保持不变，但重复频率提升了N倍。

在一些实施例中，一方面，沿用图2所示技术路线，可利用光学器件特别是芯片集成光学器件在时间尺度上的高精度控制能力，提高弱相干脉冲序列的时间复用水平；在不计入器件损耗的前提下实现弱相干脉冲重复频率的成倍提升；另一方面，沿用图1所示技术路线，还可降低弱相干脉冲中多光子态光子比例，使输出弱相干脉冲具有更好的单光子特性，在实际量子通信应用中降低被分光子流手段攻击的风险。

如图1所示，设弱相干脉冲序列的单脉冲平均光子数为μ，弱相干脉冲整流器端口数为N，则n光子态出现的概率

概率随多光子态光子数目呈泊松分布。如图1所示光学分束器输出端口数目为N并忽略器件插入损耗，则单光子态光子总是从某一个输出端输出，概率保持不变；双光子态光子从两个不同输出端输出的概率为

(N-1)/N(2)；

三光子态光子从三个不同输出端输出的概率为

(N-1)(N-2)/N²(3)，

以此类推，则n光子态光子从n个不同输出端(n<N)输出的概率为

应用于量子通信系统的弱相干脉冲序列，存在多光子态的概率即系统可能被分光子流手段攻击的概率，满足

上述公式隐含了一种可能，当多光子态光子数目大于光学分束器输出端口数目时，总是存在多个光子从同一端口输出的可能，此时多光子态引入分光子流攻击风险的概率为1。经过光学分束器对多光子态光子的拆分后，输出弱相干脉冲面临分光子流攻击的概率的降低值为：

本实施例通过集成光学分束器将弱相干脉冲序列等概率分离至空间多个独立路径，并利用时序合成技术将空间分离的多路弱相干脉冲序列按时间尺度排列，实现空分复用到时分复用的转换，提升输出弱相干脉冲序列重复频率。同时，利用光学分束器对多光子态光子的拆分作用减轻量子通信系统被分光子流窃听技术攻击的安全隐患。

在一些实施例中，基于时序合成技术的弱相干脉冲整流方法的装置，包括光学分束器、定向耦合器、时序合成控制器、芯片集成光栅耦合器、多根波导、硅基芯片集成光路等，其中所述多根波导包括输入波导以及输出波导。

在一些实施中，基于时序合成技术的弱相干脉冲整流方法的装置通过光学分束器将入射弱相干脉冲序列等概率拆分至多个空间路径，通过定向耦合器将多路弱相干脉冲序列依次耦合进入同一路径，通过时序合成技术控制各弱相干脉冲序列时间特性，通过硅基芯片集成光路实现，通过光学分束器分离的弱相干脉冲序列由多根硅基波导传输，并通过定向耦合器依次耦合进入同一根波导内。各硅基波导引入的时间延迟可预先设定并通过可调谐光学延迟线调节，以保证空间分离的各路弱相干脉冲序列到达时间窗不产生重叠。

在一些实施中，基于时序合成技术的弱相干脉冲整流方法的装置将多路重复频率相同的单光子光源序列耦合进入多根硅基波导，通过控制各单光子序列的到达时间，使最终输出的单光子序列到达时间窗不产生重叠。

在一些实施中，基于时序合成技术的弱相干脉冲整流方法的装置通过空间光路、全光纤光路或其他材料芯片集成光路实现，其基本结构包括光学分束器、可调谐光学延迟线以及低损耗定向耦合器。

在一些实施中，其他材料为非晶硅、石英、硫系波导、铝镓砷、氮化硅、碳化硅中的一种或多种。

在一些实施中，光学分束器采用一个或多个光学分束器。

此外还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现基于时序合成技术的弱相干脉冲整流方法的步骤。

与现有技术相比，本发明取得了以下显著效果：量子光源重复频率是制约量子通信系统传输速率的重要因素，目前普遍采用的量子光源是弱相干脉冲光源。降低弱相干脉冲序列的单脉冲平均光子数可以降低其中的多光子态权重，是获得接近理想量子光源的重要手段，然而，单脉冲平均光子数的降低会导致弱相干脉冲序列中有效单光子重复频率的降低，影响量子通信系统信息传输速率。另一方面，提高单脉冲平均光子数虽然能够提高弱相干脉冲序列中有效单光子重复频率，但同时也会造成多光子态光子数的增加，增加了量子通信系统受到分光子流窃听技术攻击的安全隐患。弱相干脉冲序列通常通过激光脉冲功率衰减的方式获得，对特定的脉冲激光光源，缺乏有效的手段进一步提升弱相干脉冲序列中有效单光子的重复频率。本发明所述弱相干脉冲整流器是在特性脉冲激光光源重复频率的基础上，通过时序合成的方法，将多路弱相干脉冲在时间尺度上进行复用，在单脉冲平均光子数不增加的前提下，提升输出弱相干脉冲序列有效单光子重复频率，从而提升量子通信系统信息传输速率。此外，通过光学分束器对多光子态光子的拆分作用，还可降低输出弱相干脉冲序列的多光子态权重。此时，在不增加多光子态光子数目的情况下，可适当提高单脉冲光子数获得更多有效单光子，从而进一步突破单源可支持的量子通信系统信息传输速率瓶颈。

为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本申请时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

本申请可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本申请，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。

内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。内存是计算机可读介质的示例。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitorymedia)，如调制的数据信号和载波。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (12)

1.一种基于时序合成技术的弱相干脉冲整流方法，其特征在于所述方法包括：

步骤一、将入射弱相干脉冲序列等概率拆分至多个空间路径；

步骤二、将多路弱相干脉冲序列依次耦合进入同一路径；

步骤三、通过时序合成技术控制各弱相干脉冲序列时间特性，实现输出弱相干脉冲序列重复频率的成倍提升。

2.根据权利要求1所述的基于时序合成技术的弱相干脉冲整流方法，其特征在于，所述方法具体为将一路弱相干脉冲序列等概率分离至多路，并以一定几率拆分其中多光子态光子，使对应脉冲中的多个光子沿不同路径传输；将多路弱相干脉冲序列分别耦合进入输出波导，通过各路径波导引入的光学长度差，将各路弱相干脉冲序列按时间顺序等间隔合成，提升输出弱相干脉冲序列重复频率的同时降低多光子态光子比例。

3.根据权利要求1或2所述的基于时序合成技术的弱相干脉冲整流方法，其特征在于，所述方法将分离的弱相干脉冲序列由多根硅基波导传输，并依次耦合进入同一根波导内；各硅基波导引入的时间延迟可预先设定并通过可调谐光学延迟线调节，以保证空间分离的各路弱相干脉冲序列到达时间窗不产生重叠。

4.根据权利要求1或2所述的基于时序合成技术的弱相干脉冲整流方法，其特征在于，所述方法将多路重复频率相同的单光子光源序列耦合进入多根硅基波导，通过控制各单光子序列的到达时间，使最终输出的单光子序列到达时间窗不产生重叠。

5.根据权利要求1-4之一所述的基于时序合成技术的弱相干脉冲整流方法，其特征在于，所述方法具体执行如下：

设弱相干脉冲序列的单脉冲平均光子数为μ，弱相干脉冲整流器端口数为N，则n光子态出现的概率

概率随多光子态光子数目呈泊松分布；双光子态光子从两个不同输出端输出的概率为

(N-1)/N(2)，

三光子态光子从三个不同输出端输出的概率为

(N-1)(N-2)/N²(3)，

以此类推，则n光子态光子从n个不同输出端(n<N)输出的概率为

应用于量子通信系统的弱相干脉冲序列，存在多光子态的概率即系统可能被分光子流手段攻击的概率，满足

经过光学分束器对多光子态光子的拆分后，输出弱相干脉冲面临分光子流攻击的概率的降低值为：

6.一种实现如权利要求1-5所述基于时序合成技术的弱相干脉冲整流方法的装置，其特征在于，所述装置包括光学分束器、定向耦合器、时序合成控制器、芯片集成光栅耦合器、多根波导、硅基芯片集成光路，其中所述多根波导包括输入波导以及输出波导。

7.根据权利要求6所述的装置，所述装置通过光学分束器将入射弱相干脉冲序列等概率拆分至多个空间路径，通过定向耦合器将多路弱相干脉冲序列依次耦合进入同一路径，通过时序合成技术控制各弱相干脉冲序列时间特性，通过硅基芯片集成光路实现，通过光学分束器分离的弱相干脉冲序列由多根硅基波导传输，并通过定向耦合器依次耦合进入同一根波导内。各硅基波导引入的时间延迟可预先设定并通过可调谐光学延迟线调节，以保证空间分离的各路弱相干脉冲序列到达时间窗不产生重叠。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置将多路重复频率相同的单光子光源序列耦合进入多根硅基波导，通过控制各单光子序列的到达时间，使最终输出的单光子序列到达时间窗不产生重叠。

9.根据权利要求7或8所述的装置，其特征在于，所述装置通过空间光路、全光纤光路或其他材料芯片集成光路实现，其基本结构包括光学分束器、可调谐光学延迟线以及低损耗定向耦合器。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述其他材料为非晶硅、石英、硫系波导、铝镓砷、氮化硅、碳化硅中的一种或多种。

11.根据权利要求9或10所述的装置，其特征在于，所述光学分束器采用一个或多个光学分束器。

12.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现权利要求1-5任一项所述方法的步骤。