一种用于光纤水听器阵列的光发射装置的制作方法

本发明涉及光纤传感技术领域，尤其涉及一种用于光纤水听器阵列的光发射装置。

背景技术：

声波是唯一能够在水下进行远距离传播的能量辐射形式。水听器是利用声波对水下目标进行探测、定位和识别的传感器，是现代军事中的水下雷达。光纤水听器作为一种新型的水声探测器件，从其诞生之日起就展现出传统压电水听器无法比拟的优越性，如灵敏度高、带宽较宽、湿端全光、稳定性高、耐高温抗腐蚀、传输距离远及可大规模复用等，并在军事、商业及科研等多个领域逐步取代传统压电水听器而得到应用。

海底岸基固定式光纤声呐系统作为光纤水听器阵列的主要应用形式之一，是目前最先进的海洋被动式探测系统。近年来，随着舰艇目标降噪技术的不断提升及对声呐系统探测距离和探测精度要求的不断提高，海底岸基固定式光纤阵列的规模不断扩大，基元数上升至几千甚至几万，传输距离也逐步扩展至几百甚至几千公里。

中继传输和无中继传输是海底岸基固定式光纤声呐系统远距离传输的两种应用形式，其中无中继传输支持光纤水听器阵列百公里级的传输需求，中继传输支持光纤水听器阵列千公里级的传输需求，为近海和远海探测提供了支撑。光纤水听器阵列通常采用时分、波分和空分混合复用的组阵方式，但随着岸基固定式光纤阵列朝着超大规模、超远距离的方向发展，阵列多采用时分和波分混合复用方式，通过单纤对复用128基元、甚至256基元光纤水听器阵列，极大地减少了光缆纤对数，降低了系统复杂度和成本。但大规模密集复用的远距离传输系统对光发射装置提出了更高的要求，主要有以下几点：(1)多波长、高功率、低重复频率、低占空比的光脉冲或脉冲对输出：对于一个n×m的混合复用系统(n为波分复用数，m为时分复用数)，要求光发射装置输出总功率达到16dbm以上的n波长，低占空比(≤1/m)的复用光脉冲或脉冲对，脉宽在几百ns量级，脉冲重复频率在几百khz量级；(2)为了提高远距离传输岸基固定式光纤阵列对微弱信号的探测能力，要求光发射装置输出高光信噪比(osnr)的多波长光脉冲或脉冲对信号，并具备对光放大和传输过程中线性和非线性噪声的抑制功能；(3)为了提高远距离传输岸基固定式光纤声呐系统各波长通道性能的一致性，避免因多波长光信号远距离传输和放大引起的功率不均衡过大造成系统性能劣化，要求光发射装置具备波长通道功率预加重功能。

目前，光纤水听器阵列系统常用的光发射装置采用多波长光脉冲同时高增益、高功率放大输出的方式，以一个n×m的波分/时分混合复用系统为例，现有的光发射装置的结构为n台等波长间隔的光纤水听器，用窄线宽光源(λ1～λn)经波分复用器合波到单根光纤，波分复用器输出接声光调制器模块，以产生特定占空比(≤1/m)的复用光脉冲或脉冲对，复用光脉冲或脉冲对同时进入多波长光纤功率放大器，经过高增益、高功率放大后输出，功率放大后的n波长复用光脉冲或脉冲对再同时输入到远距离传输系统进行传输。基于上述光发射装置的远距离传输岸基固定式光纤声呐系统仍有技术缺陷：

首先，多波长光纤功率放大器对n波长复用光脉冲或脉冲对同时进行高增益功率放大过程中会发生严重的四波混频(fwm)效应，引起波长通道的频率转移和消耗，降低光发射装置输出信号光功率和光信噪比，并且在远距离传输中会进一步恶化波长通道性能。其原因在于，多波长光纤功率放大器中的掺铒增益光纤相比于普通单模光纤纤芯有效面积小，低占空比的复用光脉冲或脉冲对的峰值功率高，功率密度大，作用距离短(通常为几十m量级)，各波长通道相位匹配条件好。此外，低占空比的光脉冲或脉冲对同时进入光纤功率放大器进行高增益功率放大，光纤功率放大器在小于等于1/m时间段内发生剧烈的粒子数反转，激发态粒子被急剧消耗，会产生增益饱和而出现光脉冲前高后低的畸变现象；而在大于(m-1)/m时间段内，大量的激发态粒子长时间处于空闲状态，会产生严重的自发辐射而引入大量的自发辐射(ase)噪声，ase噪声的增加将恶化光发射装置的输出光信噪比，进而恶化岸基固定式光纤声呐系统的相位噪声，降低对微弱信号的探测能力。

其次，远距离无中继传输系统中，为了补偿远距离传输和大规模密集复用光纤水听器阵列带来的巨大损耗，通常光发射装置会输出高功率的多波长光脉冲信号进入远距离无中继传输系统，高功率多波长光脉冲信号在远距离光纤传输过程中会发生严重的自发拉曼散射效应，造成长波长信号被短波长信号放大，引起能量红移，其中最短和最长波长通道影响最严重，因为它们转移能量给增益带宽内的其它所有波长通道，会造成波长通道功率不均衡加剧，短波长通道光信噪比严重降低。此外，为进一步增加无中继传输距离，通常会引入光纤拉曼放大器对光纤传输损耗进行补偿，光纤拉曼放大器利用受激拉曼散射效应对信号光进行泵浦放大，其拉曼增益谱的不平坦会进一步加剧各波长通道功率不均衡，严重影响各波长通道性能的一致性。拉曼散射效应的不均匀放大特性会使一些波长通道在传输过程中功率水平过高，非线性效应明显，非线性噪声积累严重，而另外一些波长通道在传输过程中功率水平过低，光信噪比下降严重，恶化系统整体性能，限制远距离无中继传输距离。

另外，在远距离中继传输系统中，中继放大器增益谱的不平坦会造成随着中继器级联级数的增加而各波长通道功率不均衡加剧，同样会使一些波长通道在传输过程中维持过高的功率水平，非线性效应明显，非线性噪声积累严重，而另外一些波长通道在传输过程中功率水平过低，光信噪比下降严重，恶化系统整体性能。此外，中继放大器的增益与对应跨段光纤损耗的不匹配也会造成中继放大器的增益谱在信号带宽内的倾斜，加剧各波长通道功率的不均衡。此外，多波长光脉冲同时进入中继传输系统，在光脉冲打开和关闭的瞬间，会产生“光浪涌”现象，“光浪涌”现象的发生会导致输出功率瞬间增大，产生严重的非线性效应，非线性噪声积累严重，系统性能恶化。

综上，目前已有的光纤水听器光发射装置方案虽然能够实现多波长、低占空比光脉冲或脉冲对的输出，但无法满足高功率、高光信噪比，光放大和传输过程中的线性和非线性噪声抑制及对波长通道功率预加重的要求。因此，针对大规模密集复用远距离传输的应用需求，迫切需要突破现有技术方案的瓶颈，发展一种能够同时满足多波长、高功率、低占空比、高光信噪比、低噪声并具备波长通道功率预加重功能的高性能光发射装置，应用于大规模密集复用远距离传输的岸基固定式光纤声呐系统等相关领域。

技术实现要素：

本发明旨在解决上面描述的问题。本发明的一个目的是提供一种解决以上问题中的任何一个的光发射装置。具体地，本发明提供能够同时满足多波长、高功率、低占空比、高光信噪比、低噪声并具备波长通道功率预加重功能的光发射装置。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于光纤水听器阵列的光发射装置，所述光发射装置包括n个窄线宽光源、波分复用器、声光调制器组件、第一光纤放大器、波分延时及预加重组件以及第二光纤放大器，其中，n为大于1的自然数，且n与所述光纤水听器阵列的波分复用通道数相等；

所述波分复用器包括n个输入端口，分别与n个所述窄线宽光源的输出端一一对应连接，用于将n个所述窄线宽光源发出的n束不同波长的光信号合波为一束多波长连续光信号并输出；

所述声光调制器组件与所述波分复用器的输出端口通过光纤连接，用于将多波长连续光信号调制为多波长光脉冲信号并输出；

所述第一光纤放大器与所述声光调制器组件的输出端口通过光纤连接，用于对多波长光脉冲信号进行预放大并输出；

所述波分延时及预加重组件与所述第一光纤放大器的输出端口通过光纤连接，用于对多波长光脉冲信号进行分波长延时和功率预加重处理并输出；

所述第二光纤放大器与所述波分延时及预加重组件的输出端口通过光纤连接，用于对所述波分延时及预加重组件的输出信号进行高增益功率放大并输出。

其中，所述波分延时及预加重组件包括多波长光脉冲输入端口、分波延时支路、功率预加重支路、合波支路以及输出端口，所述多波长光脉冲输入端口与所述第一光纤放大器的输出端通过光纤连接，所述分波延时支路用于依次延时下载多波长光脉冲信号中的各个波长的光脉冲；所述功率预加重支路用于独立调节所述分波延时支路下载的各个波长的光脉冲的功率；所述合波支路用于依次上载并合并所述功率预加重支路调节后的各个波长的光脉冲，合成功率预加重的多波长准连续光信号；所述输出端口用于输出合束后的多波长准连续光信号。

其中，所述分波延时支路包括n个分波器件和n-1个与n个所述分波器件交替设置的光纤延时环，所述功率预加重支路包括n个电可调光衰减器，所述合波支路包括n个合波器件，其中，n个所述分波器件与n个所述电可调光衰减器一一对应连接，n个所述电可调光衰减器与n个所述合波器件一一对应连接。

其中，所述分波器件包括宽带输入端口、窄带光下载端口和宽带输出端口，所述电可调光衰减器包括衰减输入端口和衰减输出端口，所述合波器件包括合波输入端口、窄带光上载端口和合波输出端口；其中，第i个所述分波器件的窄带光下载端口与第i个所述电可调光衰减器的衰减输入端口通过光纤连接，第i个所述电可调光衰减器的衰减输出端口与第i个所述合波器件的窄带光上载端口光纤连接；第i个所述分波器件的宽带输出端口与第i+1个所述分波器件的宽带输入端口之间通过第i个所述光纤延时环连接，第i个所述合波器件的合波输出端口与第i+1个所述合波器件的合波输入端口通过光纤连接；i为大于或等于1、且小于n的正整数。

其中，第1个所述分波器件的宽带输入端口与所述多波长光脉冲输入端口通过光纤连接，第n个所述合波器件的合波输出端口与所述输出端口通过光纤连接。

其中，所述分波延时支路的相邻所述分波器件之间通过所述光纤延时环连接。

其中，所述分波延时支路中的相邻两个所述分波器件之间的延时光纤长度d均相同：

式中，c为真空中的光速，t为光脉冲的周期，n为所述延时光纤的折射率，m为所述光纤水听器阵列的时分复用通道数，min(m,n)为m和n两者的最小值。

其中，所述声光调制器组件由ttl电平驱动。

其中，所述声光调制器组件输出的多波长光脉冲信号占空比小于等于1/m，其中，m为所述光纤水听器阵列的时分复用通道数。

其中，所述第一光纤放大器为掺铒光纤放大器，所述第二光纤放大器为掺铒光纤放大器。

本发明的光发射装置通过波分延时及预加重组件将多波长复合光脉冲分波长延时错峰输出，并进行功率预加重后，再进行功率放大，充分实现多波长高功率光放大，在提高输出功率的同时极大地降低了自发辐射噪声、非线性的噪声积累及波形畸变情况，提升了光发射装置的输出光脉冲功率和信噪比，有效改善远距离传输性能，提升岸基固定式光纤水听器阵列传输距离和对微弱信号的探测能力。

参照附图来阅读对于示例性实施例的以下描述，本发明的其他特性特征和优点将变得清晰。

附图说明

并入到说明书中并且构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且与描述一起用于解释本发明的原理。在这些附图中，类似的附图标记用于表示类似的要素。下面描述中的附图是本发明的一些实施例，而不是全部实施例。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，可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示例性地示出了本发明的光发射装置的示意图；

图2示例性地示出了波分延时及预加重组件的示意图；

图3示例性地示出了波分延时及预加重组件多波长脉冲输入端口的脉冲时序示意图；

图4示例性地示出了m≥n时波分延时及预加重组件输出端口多波长光脉冲功率及时序示意图；

图5示例性地示出了m＜n时波分延时及预加重组件输出端口多波长光脉冲功率及时序示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

本发明通过波分延时及预加重组件将多波长同时输出的低占空比光脉冲，分波长依次延时至整个脉冲周期内，并根据需求调节各个波长光脉冲的功率，输出经过功率预加重的多波长连续光。在无中继传输系统中，分波长延时等效为引入了色散，极大地降低了自发拉曼散射效应造成的多波长功率不均衡；功率预加重则可有效补偿光纤拉曼放大器在信号带宽内的增益不平坦造成的多波长功率不均衡，降低非线性噪声积累，增加无中继传输距离。在中继传输系统中，分波长延时输出多波长连续光，可有效避免多波长光脉冲同时开关过程中功率波动引起的光浪涌现象，增强系统的稳定性；功率预加重则可有效补偿级联中继器的增益不平坦及中继器增益与对应跨段损耗不匹配引起的增益谱倾斜，减小各波长通道功率不均衡，降低非线性噪声积累，提升光纤水听器阵列对微弱信号的探测能力。本方案将多波长光脉冲分波长延时错峰输出和功率预加重功能在同一个组件中实现，集成度高，不仅能大幅度提高多波长高功率光发射装置的性能，同时还能有效改善远距离传输性能，对提升岸基固定式光纤水听器阵列传输距离和对微弱信号的探测能力有着至关重要的意义。

下面结合附图，对根据本发明所提供的用于光纤水听器阵列的光发射装置进行详细说明。

图1示出了本发明的用于光纤水听器阵列的光发射装置一种实施例的示意图，参照图1所示，该光发射装置包括n个用于发出n束不同波长的连续光信号的窄线宽光源1，还包括波分复用器2、声光调制器组件3、第一光纤放大器4、波分延时及预加重组件5以及第二光纤放大器6，其中，n为大于1的自然数，且n与光纤水听器阵列的波分复用通道数相等。

具体地，波分复用器2包括n个输入端口和1个输出端口，波分复用器2的n个输入端口分别与n个窄线宽光源1的输出端一一对应连接，用于将n个窄线宽光源1发出的n束不同波长的光信号合波为一束多波长连续光信号并输出；声光调制器组件3的输入端口与波分复用器2的输出端口通过光纤连接，用于将波分复用器2合成的多波长连续光信号调制为多波长复合光脉冲信号并输出；声光调制器组件3由ttl电平驱动，ttl电平的脉冲特性与光纤水听器阵列时分复用数m、重复频率fc以及解调方式相关，在此不做赘述。第一光纤放大器4的输入端口与声光调制器组件3的输出端口通过光纤连接，用于对声光调制器组件3调制后的多波长复合光脉冲信号进行预放大并输出；波分延时及预加重组件5与第一光纤放大器4的输出端口通过光纤连接，用于对多波长复合光脉冲信号进行分波长延时和功率预加重处理并输出；第二光纤放大器6与波分延时及预加重组件5的输出端口通过光纤连接，用于对波分延时及预加重组件5的输出信号进行高增益功率放大，形成高功率的分波延时多波长光脉冲，并进行输出。

本发明的技术方案采用波分延时及预加重组件5将能够对多波长复合光脉冲进行分波长延时以及功率预加重调节后错峰输出，减小远距离传输中各波长通道功率不均衡，降低非线性噪声积累，提升光纤水听器阵列对微弱信号的探测能力。

图2示出了波分延时及预加重组件5的一种具体实施例的示意图，综合参照图1和图2所示，波分延时及预加重组件5包括多波长光脉冲输入端口51、分波延时支路52、功率预加重支路53、合波支路54以及输出端口55。其中，多波长光脉冲输入端口51与第一光纤放大器4的输出端通过光纤连接，用于将第一光纤放大器4预放大后的多波长复合光脉冲信号输入至波分延时及预加重组件5中；分波延时支路52用于依次延时下载多波长复合光脉冲信号中的各个波长的光脉冲；功率预加重支路53用于独立调节分波延时支路52下载的各个波长的光脉冲功率；合波支路54用于依次上载并合并功率预加重支路53调节后的各个波长的光脉冲，合成功率预加重的多波长准连续光信号；输出端口55用于输出合束后的多波长准连续光信号。

其中，分波延时支路52包括n个分波器件521(odm1～odmn)和n-1个与n个波分器件521交替设置的光纤延时环522(d1～dn-1)，功率预加重支路53包括n个电可调光衰减器531(voa1～voan)，合波支路54包括n个合波器件541(oam1～oamn)；其中，n个分波器件521与n个电可调光衰减器531一一对应连接，n个电可调光衰减器531与n个合波器件541一一对应连接。

在本发明中，分波延时支路52、功率预加重支路53、合波支路54采用对称串联结构设置。具体地，每个分波器件521均包括宽带输入端口、窄带光下载端口和宽带输出端口；每个电可调光衰减器531均包括衰减输入端口和衰减输出端口，每个合波器件541均包括合波输入端口、窄带光上载端口和合波输出端口。其中，分波器件521、电可调光衰减器531和合波器件541一一对应设置：第i个分波器件521的窄带光下载端口与第i个电可调光衰减器531的衰减输入端口通过光纤连接，第i个电可调光衰减器531的衰减输出端口与第i个合波器件541的窄带光上载端口通过光纤连接。同时，n个分波器件521之间串联设置，即第i个分波器件521的宽带输出端口与第i+1个分波器件521的宽带输入端口通过第i个光纤延时环522连接；n个合波器件541之间串联设置，即第i个合波器件541的合波输出端口与第i+1个合波器件541的合波输入端口通过光纤连接；其中，i为大于或等于1、且小于n的正整数。

其中，第1个分波器件521的宽带输入端口与多波长光脉冲输入端口51通过光纤连接，第n个合波器件541的合波输出端口与输出端口55通过光纤连接。

在本发明中，分波延时及预加重组件5还包括多波长功率控制端口56，n个电可调光衰减器531通过该多波长功率控制端口56进行独立控制。

其中，分波延时支路52的相邻分波器件521之间均通过光纤延时环522连接。进一步的，连接光纤、光纤延时环522与各器件的端口之间均通过光纤熔接机熔接，并用光纤热缩管对熔接点进行保护。

具体地，分波延时支路52的任意相邻两个分波器件521之间的延时光纤长度d均相同，为：

式中，c为真空中的光速，t为光脉冲的周期，n为延时光纤的折射率，m为光纤水听器阵列的时分复用通道数，n为光纤水听器阵列波分复用数，min(m,n)为m和n两者的最小值。

图3示出了波分延时及预加重组件5多波长脉冲输入端口的脉冲时序示意图，其中多波长复合光脉冲周期t由系统重复频率fc决定：

因声光调制器组件对ttl脉冲存在展宽作用，为避免时分通道脉冲串扰，图3中多波长复合光脉冲的宽度τ1应小于时分通道间隔τ0：

τ0＝t/m

实际应用系统中，波分复用数n和时分复用数m之间的关系存在以下两种情况：m≥n或m＜n。

图4示出了当m≥n时波分延时及预加重组件5输出端口多波长光脉冲功率及时序示意图，即当时分复用数m大于等于波分复用数n时，可将n个波长的光脉冲在周期t内依次等间距延时输出，相邻波长之间的延迟时间τ2满足：

τ2＝t/n,τ2≥τ0>τ1

由上述延迟时间τ2决定的延时光纤(d1～dn-1)长度d为：

d＝ct/nn

式中，c为真空中的光速，t为光脉冲的周期，n为延时光纤的折射率，n为光纤水听器阵列波分复用数。

n个波长的光脉冲功率p1～pn根据实际应用系统的情况进行独立调节，以达到均衡各波长通道功率的目的，在此不做赘述。

图5示出了当m＜n时波分延时及预加重组件5输出端口多波长光脉冲功率及时序示意图，即当时分复用数m小于波分复用数n时，n个波长的光脉冲在k个周期t内依次等间距延时输出，k和相邻波长之间的延迟时间τ2满足：

τ2＝t/m,τ2>τ1

k为不小于n/m的整数，当m＜n时，不同周期t内的脉冲会存在部分重叠，若两个重叠脉冲的波长分别为λa和λb(b＞a)，则a和b满足：

b-a＝i×m,i＝1,2,…k-1

由上述延时时间τ2决定的延时光纤(d1～dn-1)长度d为：

d＝ct/nm

式中，c为真空中的光速，t为光脉冲的周期，n为延时光纤的折射率，m为光纤水听器阵列时分复用数。

n个波长的光脉冲功率p1～pn根据实际应用系统的情况进行独立调节，以达到均衡各波长通道功率的目的，在此不做赘述。

综上，在m≥n及m＜n的情况下，通过上述参数设计，均可实现将多波长复合光脉冲错峰输出为多波长准连续光且n个波长光脉冲的功率可根据实际应用需求进行独立调节。

波分延时及预加重组件5通过分波延时支路52、功率预加重支路53、合波支路54的组合，将经第一光纤放大器4预放大后的多波长同时输出的低占空比光脉冲信号分波长依次延时至整个脉冲周期内，并根据需求调节各个波长光脉冲功率，最后输出经过功率预加重的多波长准连续光信号。该波分延时及预加重组件5应用于光纤水听器阵列远距离传输系统的光发射装置中，分波长延时的多波长准连续光信号经第二光纤放大器6进行功率放大时，可以充分利用整个脉冲周期内的激发态粒子实现多波长高增益光放大，在提高输出功率的同时，极大地降低了自发辐射噪声、非线性的四波混频噪声以及第二光纤放大器6增益饱和引起的脉冲畸变情况，提升了光发射装置的输出光脉冲功率和信噪比。

在无中继传输系统中，上述分波延时等效为引入了色散，极大地降低了自发拉曼辐射效应造成的多波长功率不均衡；功率预加重则可以有效补偿光纤拉曼放大器在信号带宽内的增益不平坦造成的多波长功率不均衡，降低非线性噪声积累，增加无中继传输距离。

而在中继传输系统中，上述分波长延时输出多波长准连续光信号，可有效避免多波长光脉冲同时开关过程中的功率波动引起的光浪涌现象，增强系统的稳定性；功率预加重则可以有效补偿级联中继的增益不平坦以及中继增益与对应跨段不匹配引起的增益谱倾斜，减小各波长功率不均衡，降低非线性噪声积累，提升光纤水听器阵列对微弱信号的探测能力。

本发明巧妙地将多波长光脉冲分波长延时错峰输出功能和功率预加重功能在一个组件中同时实现，集成度高，不仅能大幅度提高多波长高功率光发射装置的性能，同时还能有效改善远距离传输性能，对提升岸基固定式光纤水听器阵列传输距离和对微弱信号的探测能力有着至关重要的意义。

在一个具体地实施例中，声光调制器组件3由ttl电平驱动。

具体地，声光调制器组件3输出的多波长光脉冲信号占空比小于等于1/m，其中，m为光纤水听器阵列的时分复用通道数。

在本发明中，第一光纤放大器4为支持多波长放大的掺铒光纤放大器，第二光纤放大器6为支持多波长放大的掺铒光纤放大器。

上面描述的内容可以单独地或者以各种方式组合起来实施，而这些变型方式都在本发明的保护范围之内。

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，从而使得包含一系列要素的过程、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“包括一个…”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。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。