时效与事实天堑：本文为2018年的光纤激光器产业的汗青沉浮资料 ；设备、资料、律例、接口、服务或供货状态可能变动，当前规划应以现行规格、SDS、官方文件和真实测试为准 。
导读
早年苏联传下来的半导体激光技术发展而来的光纤激光器，凭借着其绝对梦想的光束质量、超高的转换效能、不变性高档一系列利益，在取代传统激光器的路上越走越远 。由于中国的巨大需要与降成本推广，光纤激光器得以兴盛起来，整个行业看上去一片光明 。但是中国公司已经占据了低功率市场，成本降得无法理解 。这个市场未来会造成什么样，没有人知路 。
这是一个产业的故事，但先说点单一的科学学问 。
激光是20世纪的沉大科技发现之一，英文名“Laser”，1964年钱学森建议中文名为“激光” 。激光的科学道理“受激辐射”是爱因斯坦1917年提出的，其实挺单一的，高中物理知识就能理解 。
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），粒子会以肯定概率，迅速地从能级E2跃迁到能级E1，同时辐射一个与表来光子频率、相位、偏振态以及传布方向都一样的光子，这叫受激辐射 ？闯鲅虾α瞬？一个光子变出另一个齐全一样的了，这两光子接下去会干啥？没错，这两个又去找此外粒子开仗，造成四个了 。这个过程就象核爆炸链式反映，光子数量迅速增长，相当于原来的光信号被放大了 。“Laser”其实是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此外理论成就，但是直到他归天5年以来的1960年，激光器才做出来 。为啥要这么长功夫？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，把它造成E2能级，自己隐没了，所谓的链式反映也就没了 。通常资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），所以光通过强度不会放大反而会降低 。要产生激光，关键前提是“粒子数回转”，高能级粒子多于低能级粒子 。但这个其实也没那么难，回头看1930年代物理学家们就有能力做出来 。1960年美国做出激光器后一年，中国顿时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年归天，刚被选为鼎新前锋100人之一） 。只是1930年代科学家对光学理论与技术不够融汇贯通，没想到去做，此外沉大发现好多 。这让激光的发现过程几多有一些崎岖离奇，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壮大光束，汤斯接了工作 。1954年，汤斯终于把Maser做出来了，固然放大的是微波，但是这为Laser的发现作好了筹备 。1958年，汤斯又和同事兼姐夫的阿瑟·肖洛发现，将氖光灯泡发射的光照在一种稀土晶体上，晶体味发出鲜艳的、始终汇聚在一路的强光 。1960年，美国休斯尝试室的梅曼造成了世界上第一台激光器，用高强闪光灯管来引发红宝石 。这里的关键是要有一个“光学谐振腔”，光通过晶体一次放大的倍数并不太高，但是若是两端贴上反射镜，不休来回放大，那就严害了 。一片反射镜再少镀点银漏出一部门光，出来就是人们熟悉的单向性极好的激光了 。肖洛的贡献是，把这个光学钻研者已经熟悉的手法，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，获奖原因应按对应奖项资操持解 。
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 。那年初苏联物理学家也极度严害，巴索夫提出的半导体激光器发展出了后来的神器：光纤激光器 。
巴索夫（右）和普罗霍罗夫（左）携带汤斯（中）参观他们的尝试室
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，而后天然会想到激光 。巴索夫的贡献是，他1958年公开颁发论文提出了用半导体造作激光器的设法（在半导体里实现“粒子数回转”的理论描述），1961年又颁发了“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（美国人按他提出的道理先造出来） 。半导体激光器不如呈此刻教科书上的红宝石激光器名气大，但是专家们显然明显半导体激光器的理论意思，潜力要更大，所以三人并列的诺奖给了两个苏联的一个美国的 。
半导体激光器的利益极度多：电子直接造成光子，电光转换效能高达50%以上，比其它类型的激光器高多了 ；使用寿命长达10万幼时以上，比其它类型长好多 ；半导体还能调造输出，此外类型办不到 ；体积幼、沉量轻、性价比高，半导体比红宝石之类的资料要便宜 。
其实要理解半导体激光器的利益并不难，固然通常人可能没注意，但是LED（发光二极管）灯是人人都见过的 。LED发光的道理就是载流子在PN结里复应时，将有余能量用光的大局放出来，电流直接造成光，而不是象白炽灯泡那样要把灯丝烧热 。所以LED灯相对传统灯泡有一堆利益，色彩多、光强可调造、寿命长、成本低之类的（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利益差不多 。半导体激光，能够理解成在LED发光的道理上，再加上光学谐振腔的放大效应，并且这个谐振腔也不用新建，在半导体内部就有了 。
激光是罕见的一发现出来立刻就能实用的技术，1961年就用来着手术了 。由于激光的个性切实太凸起了，所有光子的一致性出格好，对着一个方向，能量作用于一点，能够比太阳夺目上百万倍 。拿功率大点的激光对准什么器材，切割搞加工都能够 。切割、焊接、丈量、打标各类用处好多，在通讯、工业加工、医疗、美容等无数个行业利用，不休代替传统工艺 。
此刻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 。光纤激光器的关键人物是俄罗斯人瓦伦京·加彭切夫（Valentin Gapontsev） 。
加彭切夫生于1939年，是激光资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钻研尝试室的掌管人，正宗的苏联技术出身 。苏联以及崩溃后的俄罗斯人似乎办企业不太灵，但是加彭切夫行！加彭切夫1990年缔造了IPG光子，2006年在纳斯达克上市（简称IPGP），2017年营收14亿美元，目前市值60亿美元，是业界最驰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，固然79岁了依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参观IPG在俄罗斯的出产基地
2009年，加彭切夫获得了美国激光协会宣告的阿瑟·肖洛奖，这是业界对他学术成就的认可 。2010年，加彭切夫获得了俄罗斯国度科技奖，是俄罗斯科技最高荣誉 。其实加彭切夫是俄罗斯美国双沉国籍，IPG公司总部在美国马萨诸塞，造作工厂在美国、德国、俄罗斯和意大利 。但是加彭切夫获这个奖是名正言顺的，公司的缔造发展与苏联俄罗斯关系很深 。
让加彭切夫荣誉等身又发了大财的光纤激光器是什么器材？没有光纤激光器之前，市场上用来作资料处置的工业激光重要是气体激光器和晶体激光器 。气体激光器，典型代表是CO2激光器 。晶体激光器代表是YAG激光器，YAG指的是增长钕或镱迪肫铝石榴石 。
激光打标就是用激光在金属或非金属资料上打上优美图案文字 。CO2激光机以CO2作为工作物质掌管产生激光辐射，一路充入放电管的还有辅助气体氮气和氦气 。电极上加高压时，放电管中产生辉光放电，使气体分子开释出激光，能量放大后，形成激光束 。打标就通过电脑节造振镜，扭转激光束光路实现自动打标 。CO2激光机体积大、结构复杂、守护难题 。
YAG激光器，必要用氪气或氙气灯管作为“泵浦灯”，发出光来照到Nd:YAG晶体产生激光 。泵浦灯的发射光谱是宽带陆续谱，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，所以能量的使用率偏低 。
固然说CO2和YAG激光器有这样那样的弊端，但是搞出来的大功率激光在工业界还是很有效的 。工业界常有这样的例子，老一代产品把市场造就起来，工艺切换，而后新一代产品又实现效能提升 。光纤激光器就是用来提升效能的 。
前面说了，半导体激光器利益好多，但是为什么起头没发展起来？由于它有一个致命弱点：发出来的激光质量不能！晶体激光器的输出光束质量高，有很高的功夫和空间有关性，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，重要职能不能，那一堆利益就意思不大了 。
一个法子是，让半导体激光器当晶体激光器的泵浦，把二者的优势结合起来 。半导体激光器发出的光源，经过晶体激光器“优化”之后，形成高质量的光束再发出去 。但是这个规划也有问题，块状晶体吸收波长短的高能量光子，转化为波长较长的低能量光子，总有一部门能量以无辐射跃迁的方式转换为热能 。这部门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，所以散热问题很沉要 。
若是能把块状晶体做成细长条，散热面积就极度大了，能解决问题，这其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，固然光源不是半导体激光器的 。但那时光纤自身也没发展起来，缺点很大，光源很难聚焦到光纤，所以这条路线20多年没什么进展 。
到1980年代，作为泵浦的半导体激光器进展很大，光纤随着网络通讯的大发展也进取极度大，光纤激光器的技术前提慢慢成熟了 。1987年英国南安浦顿大学和美国贝尔尝试室证了然掺铒光纤放大器的可行性，获得了关键的科研突破 。但是产业突破是加彭切夫1990年缔造的IPG对峙多年后实现的 。光纤激光器是极度高端的高科技，涉及多个学科 。作为泵浦的半导体激光器的功率要能做大，光纤的放大机能也要不休改进 。光纤改进的绝招就是在里面加各类稀土元素 。IPG是典型的西方国度高科技企业，研发很不单一，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利益，又有晶体激光器光束质量高的利益 。从产业上来说，比起CO2激光器和YAG激光器，光纤激光器的利益了如指掌，优势大到没什么好比的 。光纤激光器有绝对梦想的光束质量，又有半导体激光器超高的转换效能，又象光纤和LED灯一样守护要求需按具体型号确认，不变性高，体积还很幼，真的是极度美满的产品 。当然，高科技新产品出来都有一个弊端：贵 。对IPG来说，这不是问题，有这么多利益的激光器，卖高价是天经地义的，就算成本高企业也可能大发展 。
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发展过程中，似乎没中国什么事 。但是要说产品贵，产业发展必要降成本，那就是中国的拿手好戏了 。
其实IPG的重要市场就是在中国 。IPG搞的是工业激光，中国工业产值世界最高，需要当然也最大 。固然IPG起头是在欧美做，但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 。
对消费者或者工业利用，光纤激光器并不能直接就用，必要做成各类“激光打标机”、“激光切割机”来用 。中国象大族激光这样的龙头厂家，就是出产打标机、切割机的 。IPG出产的光纤激光器，大族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，大族出产的机械其它成本便宜，最终客户看到的产品就是机能很好，价值能够接受的升级产品 。所以中国市场助了IPG的大忙，整机走量摊薄成本，光纤激光器的利用就繁华起来，整个产业链滚动发展 。
但是IPG对中国市场抱怨很大 。这也是欧美科技企业的常态，对中国市场爱恨交加，感情复杂 。
IPG五年的股价走势
从IPG的股价走势看，到2018岁首，比2014年翻了三倍多，大牛股的感触 。但是2018年就跌了50%，比力惨 。这是为什么？是不是大族激光对IPG生了二心，自己搞了光纤激光器？并没有，大族其实是一向支持IPG的 。2018年IPG的业绩也持续增长 。
IPG讲话人在2018年7月31日的二季度业绩注明会是这样说的（转自华泰机械钻研团队）：
记者问：早上好 。在中国，出格是在锐科这个试图上市的过程中，您是否看到竞争环境产生任何变动？
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表协的援手下的竞争来看，锐科仅有极其有限的机遇，烧蚀市场是疯狂的 。对于像锐科这样的中国公司，他们粉碎了市场 。他们降价再降价，在很幼的利润率领域内运营，他们现实上粉碎了市场价值 。每一年，（蕴含今年），他们的价值险些降落50％甚至更多，这真是太疯狂了 。我们不领略他们是若何工作的，令人难以相信 。
这是真的 。在这之前的打标市场很健康，但他们粉碎了市场 。此刻固然产量在增长，但在价值方面现实上已经粉碎了，即便是中国的重要参加者在打标市场上也底子没有利润 。他们在试图毁掉所有的供给商，当然，我们有更好的机遇 。9888拉斯维加斯造作成本比“我们以为的他们的造作成本”便宜得多 。但价值鄙人降，这是一个重要问题 。产量在增长，但是收入的增长现实上有问题，这影响了低端产品的最终收入 。
我们今年极度致力地降低产品成本 。同样，从明年起头，我们推出新一代高功率光纤激光器，比现有出产线更高效，更美满，并且成本更低 。从造作成正本看，我们再次降落20％至30％，并且即便在均匀售价降落的情况下也支持同样高的盈利能力，但它会影响收入 。中国人现实上粉碎了市场 。
IPG讲话人显然极度不爽，但还是阐发了对IPG的信心，以为成本没问题 。这里说的锐科，是几个归国博士在武汉创办的光纤激光器企业 。其实做光纤激光器的中国企业还有几家，如在丽江的创鑫、杰普特 。
锐科代表了中国多多科技企业的烦人偏差：固然原创不多，但是也能把技术含量不低的高科技产品鼓捣出来 。而后在中国特殊的研发环境里，这些中国公司热衷于疯狂地降低成本，以此获得竞争优势 。和IPG讲话人宣称的分歧，中国公司的确能够在保障肯定利润的前提下猛降成本，没有杀死市场，现实成效是让利用急剧推广 。现实上工业激光能到此刻这个遍及水平，靠的就是中国凶猛的降成本和利用推广 。印度和越南这样造作业利用需要有肯定规模的国度，也用上了中国产的低成本工业激光设备，对锐科的产品还相当认可 。三星在越南的工厂就用了大量中国公司的机械 。
中国公司的选择能够理解，与其投入成就未知的原创研发，不如把肯定能实现的狠降成本做好 。市场鉴赏高机能的产品，但是低成本产品最终会占据重要的市场 。中国IT互联网企业会烧钱占据市场挤死敌手，但是造作业企业还是会保障利润的 。只是在竞争之下，这种利润率不会太高，有时显得把宏伟上的高科技行业做得格调不高 。
大族激光由于和IPG合作赢利的优良关系，愿意支持IPG，作为大客户也能享受优惠价值 。大族激光的重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，大族和IPG一路大降价贪图挤死敌手 。然而这种守着分寸的企业，也无力抵抗整个技术环境 。2010年IPG一台20瓦光纤激光器能够卖到15万以上，此刻锐科的报价是8800，IPG切实没法竞争 。最后，大族激光自己也搞上了 。听说招数很单一，找国产厂家说要几台光纤激光器用用看，让盛开接口界说，找些人就山寨成功了，后来就不买了 。
中国公司能够疯狂降成本，是由于量大产业链齐全 。例如光学镜片，德国的要一万，国产的只有一千 。气缸导轨之类的部件都国产化了，没有国产化的主题部件很少 。国产化推动下，成本降得很快，2015年一台3瓦的紫表激光器卖9万，此刻2万的已经出来了 。并且中国研发人员多，将产业竞争造成了急剧满足客户需要的较量 。大族激光和韩国EO在越南竞争时，配置一样的产品就便宜十几万，由于找IPG的部件价值便宜，并且派大批年轻工程师去三星的越南工厂昼夜调试 。EO派出的韩国工程师人少并且头发都白了，切实拼不外 。美国公司的自动化激光设备工期要半年，中国公司直接30%报价，工期一个月 。并且美国何处是快退休的老工程师做，退休了就没人会做了 。
大批消费电子行业企业都在丽江汉中一带，就算是武汉的企业派人过来常驻也容易 。产品推出的时辰，有问题是肯定的，但能够到现场立刻改进，过一阵子就极度不变了 。这样工业激光在消费电子行业就成了尺度利用，价值也变白菜了，釉煺及到其它行业去了 。
在中国这个研发环境里，会感触工业激光设备并不难造 。几幼我就敢开公司找各厂家采购到各类部件组装起来，卖打标机之类的尺度设备，90年代30万一个的，此刻2万块钱一个（就是IPG讲话人说粉碎了市场的器材） 。这种公司固然不怎么搞研发，但是把遍及利用推广做好，也能助上游厂家扩大市场 。这种景象在国表就比力罕见 。中国搞工业机械降成本切实太严害 。
其实印度越南人看到这些机械，真要去想，多半会和懂行的中国人一样，以为这衷祺材没什么难做的 。但是印度越南人都不会去做这些机械，切实无利可图 。中国人自己做也就10%的利润率，印度越南要在本地出产，各类配套都没有，哪怕是最单一迪胗金也不愿定有 。并且降成本肯定要有足够的量 。印度越南自己出产一个前提也没有，还是找中国公司买最合算 。就算当局补助去做这种行业，总得有肯定的利润率才做得下去，不然持久补助也不是法子 。所以，看似单一容易的器材，反而是不会去做的 。
其实还有一个法子，就是到中国的低成本环境来开厂：蹭成本 。例如光波公司（名字就叫光波），以前出产线在美国，后来就把低功率出产线转到丽江来了 。这个公司也不是说有什么研发优势，就是到丽江出产成本低，在国际上竞争力加强 。老板是美籍华人，所以对降成本这一套能理解 。为什么说是“蹭成本”，由于对中国没什么技术贡献 。但是还是能看出美国公司与中国公司的风格差距 。
按美国对高科技公司的理解，客户应该尊沉公司给出的技术产品，行业是技术驱动的，客户不能急，要等技术公司做出越来越严害的产品，销售要等技术人员宏伟上的研发，工作节拍慢，放工功夫找不到人 。但是中国公司的理解不一样，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行枰，销售就来追了，技术人员就得去客户那现场排错 。销售至上，技术遵从销售工作 。光波这样的美国公司固然寺反降成本了，但是节拍还是对不上，有时订单来告终没货 。
IPG为什么不来中国开厂降成本？它一半的生意在中国，中国市场成就了它，到中国开出产厂正本是很正常的思想 。但是真不敢来，被山寨的风险无法接受，所以只在北京开了销售和技术支持公司 。IPG还有些技术优势，如2000瓦以上的高功率设备占有率不错 。但是这也不能说有多保险，锐科等公司已经在做高功率设备了，1万瓦的都已经有了，只是还不不变，没有什么性质的难题说做不出来 。IPG的股价大跌能够理解 。
在IPG面对的市场，工业激光设备在取代传统加工设备，光纤激光器在取代传统激光器，整个行业看上去一片光明 。但是中国公司已经占据了低功率市场，成本降得无法理解 。早年苏联传下来的半导体激光技术发展成了光纤激光器，由于中国的巨大需要与降成本推广兴盛起来 。这个市场未来会造成什么样，没有人知路 。
