导读
以前苏联传下来的半导体激光手艺生长而来的光纤激光器，依附着其绝对理想的光束质量、超高的转换效率、稳固性高等一系列优点，在取代古板激光器的路上越走越远。由于中国的重大需求与降本钱推广，光纤激光器得以郁勃起来，整个行业看上去一片灼烁。可是中国公司已经占领了低功率市场，本钱降得无法明确。这个市场未来会酿成什么样，没有人知道。
这是一个工业的故事，但先说点简朴的科学知识。
激光是20世纪的重大科技发明之一，英文名“Laser”，1964年钱学森建议中文名为“激光”。激光的科学原理“受激辐射”是爱因斯坦1917年提出的，着实挺简朴的，高中物理知识就能明确。
爱因斯坦指出，处于高能级E2的粒子，当频率为 V=（E2-E1）/h的光子入射时（h是普朗克常数），粒子会以一定概率，迅速地从能级E2跃迁到能级E1，同时辐射一个与外来光子频率、相位、偏振态以及撒播偏向都相同的光子，这叫受激辐射 ？闯隼骱α瞬 ？一个光子变出另一个完全一样的了，这两光子接下去会干啥 ？没错，这两个又去找别的粒子开火，酿成四个了。这个历程就象核爆炸链式反应，光子数目迅速增添，相当于原来的光信号被放大了。“Laser”着实是Light Amplification by StimulatedEmission of Radiation的缩写。
这是爱因斯坦提出的又一个诺贝尔奖级别的理论效果，可是直到他去世5年以后的1960年，激光器才做出来。为啥要这么长时间 ？由于爱因斯坦论文中同时提出的“受激吸收”。光子可能碰上E1能级的粒子，把它酿成E2能级，自己消逝了，所谓的链式反应也就没了。一样平常质料都是受激吸收的粒子多于受激辐射的粒子（低能级E1的多于高能级E2的），以是光通过强度不会放大反而会降低。要爆发激光，要害条件是“粒子数反转”，高能级粒子多于低能级粒子。但这个着实也没那么难，转头看1930年月物理学家们就有能力做出来。1960年美国做出激光器后一年，中国马上就由王大珩院士领头在1961年做出了中国第一台激光器（王老2011年去世，刚被选为刷新先锋100人之一）。只是1930年月科学家对光学理论与手艺不敷融汇意会，没想到去做，别的重大发明许多。这让激光的发明历程几多有一些曲折离奇，是“Maser”（微波放大器）先搞出来，才做出了“Laser”。
美国哥伦比亚大学的物理学家查尔斯·汤斯二战时搞过雷达，战后美国水师想搞出强盛光束，汤斯接了使命。1954年，汤斯终于把Maser做出来了，虽然放大的是微波，可是这为Laser的发明作好了准备。1958年，汤斯又和同事兼姐夫的阿瑟·肖洛发明，将氖光灯胆发射的光照在一种稀土晶体上，晶体会发出鲜艳的、始终会聚在一起的强光。1960年，美国休斯实验室的梅曼制成了天下上第一台激光器，用高强闪光灯管来引发红宝石。这里的要害是要有一个“光学谐振腔”，光通过晶体一次放大的倍数并不太高，可是若是两头贴上反射镜，一直往返放大，那就厉害了。一片反射镜再少镀点银漏出一部分光，出来就是人们熟悉的单向性极好的激光了。肖洛的孝顺是，把这个光学研究者已经熟悉的手法，引入到激光领域了。汤斯获得了1964年诺贝尔物理学奖，肖洛是1981年获得诺贝尔物理学奖的，可能是1964年名额不敷了。
1964年由于激光和汤斯同时获得诺奖的是两位苏联物理学家，尼古拉·巴索夫和亚历山大·普罗霍罗夫。那年头苏联物理学家也很是厉害，巴索夫提出的半导体激光器生长出了厥后的神器：光纤激光器。
巴索夫（右）和普罗霍罗夫（左）向导汤斯（中）旅行他们的实验室
巴索夫、普罗霍罗夫和汤斯的团队一样，1955年也搞出了一个“Maser”，氨分子束微波引发器，然后自然会想到激光。巴索夫的孝顺是，他1958年果真揭晓论文提出了用半导体制造激光器的想法（在半导体里实现“粒子数反转”的理论形貌），1961年又揭晓了“载流子注入”PN结的文章，并在1963年造出了PN结半导体激光器（美国人按他提出的原理先造出来）。半导体激光器不如泛起在教科书上的红宝石激光器名气大，可是专家们显然清晰半导体激光器的理论意义，潜力要更大，以是三人并列的诺奖给了两个苏联的一个美国的。
半导体激光器的优点很是多：电子直接酿成光子，电光转换效率高达50%以上，比其它类型的激光器高多了；使用寿命长达10万小时以上，比其它类型长许多；半导体还能调制输出，别的类型办不到；体积小、重量轻、性价比高，半导体比红宝石之类的质料要自制。
着实要明确半导体激光器的优点并不难，虽然一样平常人可能没注重，可是LED（发光二极管）灯是人人都见过的。LED发光的原理就是载流子在PN结里复适时，将多余能量用光的形势放出来，电流直接酿成光，而不是象白炽灯胆那样要把灯丝烧热。以是LED灯相对古板灯胆有一堆优点，色彩多、光强可调制、寿命长、本钱低之类的（我之前聊飞利浦灯具市场时写过），就和上面说的半导体激光器的优点差未几。半导体激光，可以明确成在LED发光的原理上，再加上光学谐振腔的放大效应，并且这个谐振腔也不必新建，在半导体内部就有了。
激光是有数的一发明出来连忙就能适用的手艺，1961年就用来下手术了。由于激光的特征着实太突出了，所有光子的一致性特殊好，对着一个偏向，能量作用于一点，可以比太阳耀眼上百万倍。拿功率大点的激光瞄准什么工具，切割搞加工都可以。切割、焊接、丈量、打标种种用途许多，在通讯、工业加工、医疗、美容等无数个行业应用，一直替换古板工艺。
现在我们来聊光纤激光器。2017年全球工业激光器销售额20亿美元，其中48%是光纤激光器。光纤激光器的要害人物是俄罗斯人瓦伦京·加彭切夫（Valentin Gapontsev）。
加彭切夫生于1939年，是激光质料物理领域的资深科学家，苏联科学院无线电工程及电子科学研究实验室的认真人，正宗的苏联手艺身世。苏联以及解体后的俄罗斯人似乎办企业不太灵，可是加彭切夫行！加彭切夫1990年建设了IPG光子，2006年在纳斯达克上市（简称IPGP），2017年营收14亿美元，现在市值60亿美元，是业界最着名的光纤激光器企业。加彭切夫持有IPG近半股份，是亿万富豪，虽然79岁了仍然任公司董事会主席和CEO。
2009年加彭切夫陪同梅德韦杰夫总统和交通部长索科洛夫旅行IPG在俄罗斯的生产基地
2009年，加彭切夫获得了美国激光协会揭晓的阿瑟·肖洛奖，这是业界对他学术成绩的认可。2010年，加彭切夫获得了俄罗斯国家科技奖，是俄罗斯科技最高声誉。着实加彭切夫是俄罗斯美国双重国籍，IPG公司总部在美国马萨诸塞，制造工厂在美国、德国、俄罗斯和意大利。可是加彭切夫获这个奖是名正言顺的，公司的建设生长与苏联俄罗斯关系很深。
让加彭切夫声誉等身又发了大财的光纤激光器是什么工具 ？没有光纤激光器之前，市场上用来作质料处置惩罚的工业激光主要是气体激光器和晶体激光器。气体激光器，典范代表是CO2激光器。晶体激光器代表是YAG激光器，YAG指的是添加钕或镱的钇铝石榴石。
激光打标就是用激光在金属或非金属质料上打上细腻图案文字。CO2激光机以CO2作为事情物质认真爆发激光辐射，一起充入放电管的尚有辅助气体氮气和氦气。电极上加高压时，放电管中爆发辉光放电，使气体分子释放出激光，能量放大后，形成激光束。打标就通过电脑控制振镜，改变激光束光路实现自动打标。CO2激光机体积大、结构重大、维护难题。
YAG激光器，需要用氪气或氙气灯管作为“泵浦灯”，发出光来照到Nd:YAG晶体爆发激光。泵浦灯的发射光谱是宽带一连谱，仅少数光谱峰被Nd离子吸收，大部份没被吸收的光谱能量转成了热能，以是能量的使用率偏低。
虽然说CO2和YAG激光器有这样那样的弱点，可是搞出来的大功率激光在工业界照旧很有用的。工业界常有这样的例子，老一代产品把市场作育起来，工艺切换，然后新一代产品又实现效率提升。光纤激光器就是用来提升效率的。
前面说了，半导体激光器优点许多，可是为什么最先没生长起来 ？由于它有一个致命弱点：发出来的激光质量不可！晶体激光器的输出光束质量高，有很高的时间和空间相关性，号称发射一束激光到月球上只有2公里的光斑。半导体激光器的光谱线宽与光束发散角，比晶体激光器要高几个量级，主要功效不可，那一堆优点就意义不大了。
一个步伐是，让半导体激光器当晶体激光器的泵浦，把二者的优势连系起来。半导体激光器发出的光源，经由晶体激光器“优化”之后，形成高质量的光束再发出去。可是这个计划也有问题，块状晶体吸收波是非的高能量光子，转化为波长较长的低能量光子，总有一部分能量以无辐射跃迁的方法转换为热能。这部分热能若是在块状晶体中散不出去，那就要命了，一会就销毁了，以是散热问题很主要。
若是能把块状晶体做成细长条，散热面积就很是大了，能解决问题，这着实就是做成光纤的样子。1964年就有人做出了玻璃激光器，晶体用的就是光纤，虽然光源不是半导体激光器的。但那时光纤自己也没生长起来，缺陷很大，光源很难聚焦到光纤，以是这条蹊径20多年没什么希望。
到1980年月，作为泵浦的半导体激光器希望很大，光纤随着网络通讯的大生长也前进很是大，光纤激光器的手艺条件逐步成熟了。1987年英国南安浦顿大学和美国贝尔实验室证实晰掺铒光纤放大器的可行性，取得了要害的科研突破。可是工业突破是加彭切夫1990年建设的IPG坚持多年后实现的。光纤激光器是很是高端的高科技，涉及多个学科。作为泵浦的半导体激光器的功率要能做大，光纤的放大性能也要一直刷新。光纤刷新的绝招就是在内里加种种稀土元素。IPG是典范的西方国家高科技企业，研发很不简朴，产品利润率也高达50-60%。
光纤激光器有半导体激光器的一系列优点，又有晶体激光器光束质量高的优点。从工业上来说，比起CO2激光器和YAG激光器，光纤激光器的优点一目了然，优势大到没什么好比的。光纤激光器有绝对理想的光束质量，又有半导体激光器超高的转换效率，又象光纤和LED灯一样完全免维护，稳固性高，体积还很小，真的是很是完善的产品。虽然，高科技新产品出来都有一个弱点：贵。对IPG来说，这不是问题，有这么多优点的激光器，卖高价是理所虽然的，就算本钱高企业也能够大生长。
这时，我们终于要说中国了。在前述激光与光纤激光器的科学生长历程中，似乎没中国什么事。可是要说产品贵，工业生长需要降本钱，那就是中国的专长好戏了。
着实IPG的主要市场就是在中国。IPG搞的是工业激光，中国工业产值天下最高，需求虽然也最大。虽然IPG最先是在西欧做，可是中国市场份额越来越高，到2018年2季度，IPG的销售额49%靠的是中国市场。
对消耗者或者工业应用，光纤激光器并不可直接就用，需要做成种种“激光打标机”、“激光切割机”来用。中国象富家激光这样的龙头厂家，就是生产打标机、切割机的。IPG生产的光纤激光器，富家激光买来做成加工机械，是天作之合。就算光纤激光器这个部件很贵，富家生产的机械其它本钱自制，最终客户看到的产品就是性能很好，价钱可以接受的升级产品。以是中国市场帮了IPG的大忙，整机走量摊薄本钱，光纤激光器的应用就昌盛起来，整个工业链转动生长。
可是IPG对中国市场诉苦很大。这也是西欧科技企业的常态，对中国市场爱恨交加，情绪重大。
IPG五年的股价走势
从IPG的股价走势看，到2018年头，比2014年翻了三倍多，大牛股的感受。可是2018年就跌了50%，较量惨。这是为什么 ？是不是富家激光对IPG生了他心，自己搞了光纤激光器 ？并没有，富家着实是一直支持IPG的。2018年IPG的业绩也继续增添。
IPG讲话人在2018年7月31日的二季度业绩说明会是这样说的（转自华泰机械研究团队）：
记者问：早上好。在中国，特殊是在锐科这个试图上市的历程中，您是否看到竞争情形爆发任何转变 ？
IPG讲话人：相对来说，我们不相信锐科有未来。从产品的质量和在没有外协的资助下的竞争来看，锐科仅有极其有限的时机，烧蚀市场是猖獗的。关于像锐科这样的中国公司，他们摧毁了市场。他们降价再降价，在很小的利润率规模内运营，他们现实上破损了市场价钱。每一年，（包括今年），他们的价钱险些下降50％甚至更多，这真是太猖獗了。我们不明确他们是怎样事情的，令人难以置信。
这是真的。在这之前的打标市场很康健，但他们摧毁了市场。现在虽然产量在增添，但在价钱方面现实上已经破损了，纵然是中国的主要加入者在打标市场上也基础没有利润。他们正在试图毁掉所有的供应商，虽然，我们有更好的时机。我们的制造本钱比“我们以为的他们的制造本钱”自制得多。但价钱正在下降，这是一个主要问题。产量在增添，可是收入的增添现实上有问题，这影响了低端产品的最终收入。
我们今年很是起劲地降低产品本钱。同样，从明年最先，我们推出新一代高功率光纤激光器，比现有生产线更高效，更完善，并且本钱更低。从制造成原来看，我们再次下降20％至30％，并且纵然在平均售价下降的情形下也支持同样高的盈利能力，但它会影响收入。中国人现实上破损了市场。
IPG讲话人显然很是不爽，但照旧体现了对IPG的信心，以为本钱没问题。这里说的锐科，是几个归国博士在武汉开办的光纤激光器企业。着实做光纤激光器的中国企业尚有几家，如在深圳的创鑫、杰普特。
锐科代表了中国众多科技企业的烦人倾向：虽然原创未几，可是也能把手艺含量不低的高科技产品鼓捣出来。然后在中国特殊的研发情形里，这些中国公司热衷于猖獗地降低本钱，以此获得竞争优势。和IPG讲话人声称的差别，中国公司确实可以在包管一定利润的条件下猛降本钱，没有杀死市场，现实效果是让应用快速推广。现实上工业激光能到现在这个普及水平，靠的就是中国凶猛的降本钱和应用推广。印度和越南这样制造业应用需求有一定规模的国家，也用上了中国产的低本钱工业激光装备，对锐科的产品还相当认可。三星在越南的工厂就用了大宗中国公司的机械。
中国公司的选择可以明确，与其投入效果未知的原创研发，不如把一定能实现的狠降本钱做好。市场浏览高性能的产品，可是低本钱产品最终会占领主要的市场。中国IT互联网企业会烧钱占领市场挤死敌手，可是制造业企业照旧会包管利润的。只是在竞争之下，这种利润率不会太高，有时显得把高峻上的高科技行业做得格调不高。
富家激光由于和IPG相助赚钱的优异关系，愿意支持IPG，作为大客户也能享受优惠价钱。富家激光的主要竞争敌手是武汉的华工系公司，锐科推广市场靠的就是同在武汉的华中激光等公司。使用锐科国产光纤激光器的竞品出来时，富家和IPG一起大降价妄想挤死敌手。然而这种守着分寸的企业，也无力对抗整个手艺情形。2010年IPG一台20瓦光纤激光器可以卖到15万以上，现在锐科的报价是8800，IPG着实没法竞争。最后，富家激光自己也搞上了。听说招数很简朴，找国产厂家说要几台光纤激光器用用看，闪开放接口界说，找些人就山寨乐成了，厥后就不买了。
中国公司可以猖獗降本钱，是由于量大工业链齐全。例如光学镜片，德国的要一万，国产的只要一千。气缸导轨之类的部件都国产化了，没有国产化的焦点部件很少。国产化推进下，本钱降得很快，2015年一台3瓦的紫外激光器卖9万，现在2万的已经出来了。并且中国研发职员多，将工业竞争酿成了快速知足客户需求的竞赛。富家激光和韩国EO在越南竞争时，设置一样的产品就自制十几万，由于找IPG的部件价钱自制，并且派大批年轻工程师去三星的越南工厂日夜调试。EO派出的韩国工程师人少并且头发都白了，着实拼不过。美国公司的自动化激光装备工期要半年，中国公司直接30%报价，工期一个月。并且美国那里是快退休的老工程师做，退休了就没人会做了。
大批消耗电子行业企业都在深圳东莞一带，就算是武汉的企业派人过来常驻也容易。产品推出的时间，有问题是一定的，但可以到现场连忙刷新，过一阵子就很是稳固了。这样工业激光在消耗电子行业就成了标准应用，价钱也变白菜了，又普及到其它行业去了。
在中国这个研发情形里，会以为工业激光装备并不难造。几小我私家就敢开公司找各厂家采购到州部件组装起来，卖打标机之类的标准装备，90年月30万一个的，现在2万块钱一个（就是IPG讲话人说摧毁了市场的工具）。这种公司虽然不怎么搞研发，可是把普及应用推广做好，也能帮上游厂家扩大市场。这种征象在外洋就较量有数。中国搞工业机械降本钱着实太厉害。
着实印度越南人看到这些机械，真要去想，大都会和懂行的中国人一样，以为这种工具没什么难做的。可是印度越南人都不会去做这些机械，着实无利可图。中国人自己做也就10%的利润率，印度越南要在外地生产，种种配套都没有，哪怕是最简朴的钣金也纷歧定有。并且降本钱一定要有足够的量。印度越南自己生产一个条件也没有，照旧找中国公司买最合算。就算政府津贴去做这种行业，总得有一定的利润率才做得下去，不然恒久津贴也不是步伐。以是，看似简朴容易的工具，反而是不会去做的。
着实尚有一个步伐，就是到中国的低本钱情形来开厂：蹭本钱。例如光波公司（名字就叫光波），以宿世产线在美国，厥后就把低功率生产线转到深圳来了。这个公司也不是说有什么研发优势，就是到深圳生产本钱低，在国际上竞争力增强。老板是美籍华人，以是对降本钱这一套能明确。为什么说是“蹭本钱”，由于对中国没什么手艺孝顺。可是照旧能看出美国公司与中国公司的气概差别。
按美国对高科技公司的明确，客户应该尊重公司给出的手艺产品，行业是手艺驱动的，客户不可急，要等手艺公司做出越来越厉害的产品，销售要等手艺职员高峻上的研发，事情节奏慢，下班时间找不到人。可是中国公司的明确纷歧样，虽说是高科技行业，光纤激光器也算是正宗的高科技产品，但硬是弄成了销售公司 ？突в行枨罅，销售就来追了，手艺职员就得去客户那现场排错。销售至上，手艺听从销售使命。光波这样的美国公司虽然说来降本钱了，可是节奏照旧对不上，有时订单来了却没货。
IPG为什么不来中国开厂降本钱 ？它一半的生意在中国，中国市场成绩了它，到中国开生产厂原来是很正常的头脑。可是真不敢来，被山寨的危害无法遭受，以是只在北京开了销售和手艺支持公司。IPG尚有些手艺优势，如2000瓦以上的高功率装备占有率不错。可是这也不可说有多包管，锐科等公司已经在做高功率装备了，1万瓦的都已经有了，只是还不稳固，没有什么实质的难题说做不出来。IPG的股价大跌可以明确。
在IPG面临的市场，工业激光装备在取代古板加工装备，光纤激光器在取代古板激光器，整个行业看上去一片灼烁。可是中国公司已经占领了低功率市场，本钱降得无法明确。以前苏联传下来的半导体激光手艺生长成了光纤激光器，由于中国的重大需求与降本钱推广郁勃起来。这个市场未来会酿成什么样，没有人知道。
