這是一個產(chǎn)業(yè)的故事，但先說點簡單的科學(xué)常識。

激光是20世紀的重大科技發(fā)明之一，英文名“Laser”，1964年錢學(xué)森建議中文名為“激光”。激光的科學(xué)原理“受激輻射”是愛因斯坦1917年提出的，其實挺簡單的，高中物理知識就能理解。

愛因斯坦指出，處于高能級E2的粒子，當頻率為 V＝（E2－E1）／h的光子入射時（h是普朗克常數(shù)），粒子會以一定概率，迅速地從能級E2躍遷到能級E1，同時輻射一個與外來光子頻率、相位、偏振態(tài)以及傳播方向都相同的光子，這叫受激輻射。

看出厲害了不？一個光子變出另一個完全一樣的了，這兩光子接下去會干啥？沒錯，這兩個又去找別的粒子開火，變成四個了。這個過程就象核爆炸鏈式反應(yīng)，光子數(shù)量迅速增加，相當于原來的光信號被放大了?！癓aser”其實是Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation的縮寫。

這是愛因斯坦提出的又一個諾貝爾獎級別的理論成果，但是直到他去世5年以后的1960年，激光器才做出來。為啥要這么長時間？因為愛因斯坦論文中同時提出的“受激吸收”。光子可能碰上E1能級的粒子，把它變成E2能級，自己消失了，所謂的鏈式反應(yīng)也就沒了。

一般材料都是受激吸收的粒子多于受激輻射的粒子（低能級E1的多于高能級E2的），所以光通過強度不會放大反而會降低。要產(chǎn)生激光，關(guān)鍵條件是“粒子數(shù)反轉(zhuǎn)”，高能級粒子多于低能級粒子。但這個其實也沒那么難，回頭看1930年代物理學(xué)家們就有能力做出來。

1960年美國做出激光器后一年，中國馬上就由王大珩院士領(lǐng)頭在1961年做出了中國第一臺激光器（王老2011年去世，剛被選為改革先鋒100人之一）。只是1930年代科學(xué)家對光學(xué)理論與技術(shù)不夠融匯貫通，沒想到去做，別的重大發(fā)現(xiàn)很多。這讓激光的發(fā)明過程多少有一些曲折離奇，是“Maser”（微波放大器）先搞出來，才做出了“Laser”。

美國哥倫比亞大學(xué)的物理學(xué)家查爾斯·湯斯二戰(zhàn)時搞過雷達，戰(zhàn)后美國海軍想搞出強大光束，湯斯接了任務(wù)。1954年，湯斯終于把Maser做出來了，雖然放大的是微波，但是這為Laser的發(fā)明作好了準備。1958年，湯斯又和同事兼姐夫的阿瑟·肖洛發(fā)現(xiàn)，將氖光燈泡發(fā)射的光照在一種稀土晶體上，晶體會發(fā)出鮮艷的、始終會聚在一起的強光。

1960年，美國休斯實驗室的梅曼制成了世界上第一臺激光器，用高強閃光燈管來激發(fā)紅寶石。這里的關(guān)鍵是要有一個“光學(xué)諧振腔”，光通過晶體一次放大的倍數(shù)并不太高，但是如果兩頭貼上反射鏡，不斷來回放大，那就厲害了。一片反射鏡再少鍍點銀漏出一部分光，出來就是人們熟悉的單向性極好的激光了。肖洛的貢獻是，把這個光學(xué)研究者已經(jīng)熟悉的手法，引入到激光領(lǐng)域了。湯斯獲得了1964年諾貝爾物理學(xué)獎，肖洛是1981年獲得諾貝爾物理學(xué)獎的，可能是1964年名額不夠了。

1964年因為激光和湯斯同時獲得諾獎的是兩位蘇聯(lián)物理學(xué)家，尼古拉·巴索夫和亞歷山大·普羅霍羅夫。那年頭蘇聯(lián)物理學(xué)家也非常厲害，巴索夫提出的半導(dǎo)體激光器發(fā)展出了后來的神器：光纖激光器。

巴索夫、普羅霍羅夫和湯斯的團隊一樣，1955年也搞出了一個“Maser”，氨分子束微波激發(fā)器，然后自然會想到激光。巴索夫的貢獻是，他1958年公開發(fā)表論文提出了用半導(dǎo)體制造激光器的想法（在半導(dǎo)體里實現(xiàn)“粒子數(shù)反轉(zhuǎn)”的理論描述），1961年又發(fā)表了“載流子注入”PN結(jié)的文章，并在1963年造出了PN結(jié)半導(dǎo)體激光器（美國人按他提出的原理先造出來）。

半導(dǎo)體激光器不如出現(xiàn)在教科書上的紅寶石激光器名氣大，但是專家們顯然清楚半導(dǎo)體激光器的理論意義，潛力要更大，所以三人并列的諾獎給了兩個蘇聯(lián)的一個美國的。

半導(dǎo)體激光器的優(yōu)點非常多：電子直接變成光子，電光轉(zhuǎn)換效率高達50％以上，比其它類型的激光器高多了；使用壽命長達10萬小時以上，比其它類型長很多；半導(dǎo)體還能調(diào)制輸出，別的類型辦不到；體積小、重量輕、性價比高，半導(dǎo)體比紅寶石之類的材料要便宜。

其實要理解半導(dǎo)體激光器的優(yōu)點并不難，雖然一般人可能沒留意，但是LED（發(fā)光二極管）燈是人人都見過的。LED發(fā)光的原理就是載流子在PN結(jié)里復(fù)合時，將多余能量用光的形勢放出來，電流直接變成光，而不是象白熾燈泡那樣要把燈絲燒熱。所以LED燈相對傳統(tǒng)燈泡有一堆優(yōu)點，色彩多、光強可調(diào)制、壽命長、成本低之類的，就和上面說的半導(dǎo)體激光器的優(yōu)點差不多。半導(dǎo)體激光，可以理解成在LED發(fā)光的原理上，再加上光學(xué)諧振腔的放大效應(yīng)，而且這個諧振腔也不必新建，在半導(dǎo)體內(nèi)部就有了。

激光是罕見的一發(fā)明出來立刻就能實用的技術(shù)，1961年就用來動手術(shù)了。因為激光的特性實在太突出了，所有光子的一致性特別好，對著一個方向，能量作用于一點，可以比太陽耀眼上百萬倍。拿功率大點的激光對準什么東西，切割搞加工都可以。切割、焊接、測量、打標各種用途很多，在通信、工業(yè)加工、醫(yī)療、美容等無數(shù)個行業(yè)應(yīng)用，不斷替換傳統(tǒng)工藝。

現(xiàn)在我們來聊光纖激光器。2017年全球工業(yè)激光器銷售額20億美元，其中48％是光纖激光器。光纖激光器的關(guān)鍵人物是俄羅斯人瓦倫京·加彭切夫（Valentin Gapontsev）。

加彭切夫生于1939年，是激光材料物理領(lǐng)域的資深科學(xué)家，蘇聯(lián)科學(xué)院無線電工程及電子科學(xué)研究實驗室的負責人，正宗的蘇聯(lián)技術(shù)出身。蘇聯(lián)以及解體后的俄羅斯人似乎辦企業(yè)不太靈，但是加彭切夫行！加彭切夫1990年創(chuàng)立了IPG光子，2006年在納斯達克上市（簡稱IPGP），2017年營收14億美元，目前市值60億美元，是業(yè)界最知名的光纖激光器企業(yè)。加彭切夫持有IPG近半股份，是億萬富豪，雖然79歲了仍然任公司董事會主席和CEO。

2009年，加彭切夫獲得了美國激光協(xié)會頒發(fā)的阿瑟·肖洛獎，這是業(yè)界對他學(xué)術(shù)成就的認可。2010年，加彭切夫獲得了俄羅斯國家科技獎，是俄羅斯科技最高榮譽。其實加彭切夫是俄羅斯美國雙重國籍，IPG公司總部在美國馬薩諸塞，制造工廠在美國、德國、俄羅斯和意大利。但是加彭切夫獲這個獎是名正言順的，公司的創(chuàng)立發(fā)展與蘇聯(lián)俄羅斯關(guān)系很深。

讓加彭切夫榮譽等身又發(fā)了大財?shù)墓饫w激光器是什么東西？沒有光纖激光器之前，市場上用來作材料處理的工業(yè)激光主要是氣體激光器和晶體激光器。氣體激光器，典型代表是CO2激光器。晶體激光器代表是YAG激光器，YAG指的是添加釹或鐿的釔鋁石榴石。

激光打標就是用激光在金屬或非金屬材料上打上精美圖案文字。CO2激光機以CO2作為工作物質(zhì)負責產(chǎn)生激光輻射，一起充入放電管的還有輔助氣體氮氣和氦氣。電極上加高壓時，放電管中產(chǎn)生輝光放電，使氣體分子釋放出激光，能量放大后，形成激光束。打標就通過電腦控制振鏡，改變激光束光路實現(xiàn)自動打標。CO2激光機體積大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、維護困難。

YAG激光器，需要用氪氣或氙氣燈管作為“泵浦燈”，發(fā)出光來照到Nd：YAG晶體產(chǎn)生激光。泵浦燈的發(fā)射光譜是寬帶連續(xù)譜，僅少數(shù)光譜峰被Nd離子吸收，大部份沒被吸收的光譜能量轉(zhuǎn)成了熱能，所以能量的使用率偏低。

雖然說CO2和YAG激光器有這樣那樣的缺點，但是搞出來的大功率激光在工業(yè)界還是很有用的。工業(yè)界常有這樣的例子，老一代產(chǎn)品把市場培養(yǎng)起來，工藝切換，然后新一代產(chǎn)品又實現(xiàn)效率提升。光纖激光器就是用來提升效率的。

前面說了，半導(dǎo)體激光器優(yōu)點很多，但是為什么開始沒發(fā)展起來？因為它有一個致命弱點：發(fā)出來的激光質(zhì)量不行。晶體激光器的輸出光束質(zhì)量高，有很高的時間和空間相干性，號稱發(fā)射一束激光到月球上只有2公里的光斑。半導(dǎo)體激光器的光譜線寬與光束發(fā)散角，比晶體激光器要高幾個量級，主要功能不行，那一堆優(yōu)點就意義不大了。

一個辦法是，讓半導(dǎo)體激光器當晶體激光器的泵浦，把二者的優(yōu)勢結(jié)合起來。半導(dǎo)體激光器發(fā)出的光源，經(jīng)過晶體激光器“優(yōu)化”之后，形成高質(zhì)量的光束再發(fā)出去。但是這個方案也有問題，塊狀晶體吸收波長短的高能量光子，轉(zhuǎn)化為波長較長的低能量光子，總有一部分能量以無輻射躍遷的方式轉(zhuǎn)換為熱能。這部分熱能如果在塊狀晶體中散不出去，那就要命了，一會就燒毀了，所以散熱問題很重要。

如果能把塊狀晶體做成細長條，散熱面積就非常大了，能解決問題，這其實就是做成光纖的樣子。1964年就有人做出了玻璃激光器，晶體用的就是光纖，雖然光源不是半導(dǎo)體激光器的。但那時光纖本身也沒發(fā)展起來，缺陷很大，光源很難聚焦到光纖，所以這條路線20多年沒什么進展。

到1980年代，作為泵浦的半導(dǎo)體激光器進展很大，光纖隨著網(wǎng)絡(luò)通信的大發(fā)展也進步非常大，光纖激光器的技術(shù)條件慢慢成熟了。1987年英國南安浦頓大學(xué)和美國貝爾實驗室證明了摻鉺光纖放大器的可行性，取得了關(guān)鍵的科研突破。但是產(chǎn)業(yè)突破是加彭切夫1990年創(chuàng)立的IPG堅持多年后實現(xiàn)的。光纖激光器是非常高端的高科技，涉及多個學(xué)科。作為泵浦的半導(dǎo)體激光器的功率要能做大，光纖的放大性能也要不斷改進。光纖改進的絕招就是在里面加各種稀土元素。IPG是典型的西方國家高科技企業(yè)，研發(fā)很不簡單，產(chǎn)品利潤率也高達50％～60％。

光纖激光器有半導(dǎo)體激光器的一系列優(yōu)點，又有晶體激光器光束質(zhì)量高的優(yōu)點。從產(chǎn)業(yè)上來說，比起CO2激光器和YAG激光器，光纖激光器的優(yōu)點一目了然，優(yōu)勢大到?jīng)]什么好比的。光纖激光器有絕對理想的光束質(zhì)量，又有半導(dǎo)體激光器超高的轉(zhuǎn)換效率，又象光纖和LED燈一樣完全免維護，穩(wěn)定性高，體積還很小，真的是非常完美的產(chǎn)品。

當然，高科技新產(chǎn)品出來都有一個缺點：貴。對IPG來說，這不是問題，有這么多優(yōu)點的激光器，賣高價是理所當然的，就算成本高企業(yè)也能夠大發(fā)展。

這時，我們終于要說中國了。在前述激光與光纖激光器的科學(xué)發(fā)展過程中，似乎沒中國什么事。但是要說產(chǎn)品貴，產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要降成本，那就是中國的拿手好戲了。

其實IPG的主要市場就是在中國。IPG搞的是工業(yè)激光，中國工業(yè)產(chǎn)值世界最高，需求當然也最大。雖然IPG開始是在歐美做，但是中國市場份額越來越高，到2018年2季度，IPG的銷售額49％靠的是中國市場。

對消費者或者工業(yè)應(yīng)用，光纖激光器并不能直接就用，需要做成各種“激光打標機”“激光切割機”來用。中國象大族激光這樣的龍頭廠家，就是生產(chǎn)打標機、切割機的。IPG生產(chǎn)的光纖激光器，大族激光買來做成加工機器，是天作之合。就算光纖激光器這個部件很貴，大族生產(chǎn)的機器其它成本便宜，最終客戶看到的產(chǎn)品就是性能很好，價格可以接受的升級產(chǎn)品。所以中國市場幫了IPG的大忙，整機走量攤薄成本，光纖激光器的應(yīng)用就繁榮起來，整個產(chǎn)業(yè)鏈滾動發(fā)展。

但是IPG對中國市場抱怨很大。這也是歐美科技企業(yè)的常態(tài)，對中國市場愛恨交加，情緒復(fù)雜。


IPG五年的股價走勢

從IPG的股價走勢看，到2018年初，比2014年翻了三倍多，大牛股的感覺。但是2018年就跌了50％，比較慘。這是為什么？是不是大族激光對IPG生了二心，自己搞了光纖激光器？并沒有，大族其實是一直支持IPG的。2018年IPG的業(yè)績也繼續(xù)增長。

IPG發(fā)言人在2018年7月31日的二季度業(yè)績說明會是這樣說的（轉(zhuǎn)自華泰機械研究團隊）：

記者問：早上好。在中國，特別是在銳科這個試圖上市的過程中，您是否看到競爭環(huán)境發(fā)生任何變化？

IPG發(fā)言人：相對來說，我們不相信銳科有未來。從產(chǎn)品的質(zhì)量和在沒有外協(xié)的幫助下的競爭來看，銳科僅有極其有限的機會，燒蝕市場是瘋狂的。對于像銳科這樣的中國公司，他們摧毀了市場。他們降價再降價，在很小的利潤率范圍內(nèi)運營，他們實際上破壞了市場價格。每一年，（包括今年），他們的價格幾乎下降50％甚至更多，這真是太瘋狂了。我們不明白他們是如何工作的，令人難以置信。

這是真的。在這之前的打標市場很健康，但他們摧毀了市場。現(xiàn)在雖然產(chǎn)量在增長，但在價格方面實際上已經(jīng)破壞了，即使是中國的主要參與者在打標市場上也根本沒有利潤。他們正在試圖毀掉所有的供應(yīng)商，當然，我們有更好的機會。我們的制造成本比“我們認為的他們的制造成本”便宜得多。但價格正在下降，這是一個主要問題。產(chǎn)量在增長，但是收入的增長實際上有問題，這影響了低端產(chǎn)品的最終收入。

我們今年非常努力地降低產(chǎn)品成本。同樣，從明年開始，我們推出新一代高功率光纖激光器，比現(xiàn)有生產(chǎn)線更高效，更完美，而且成本更低。從制造成本來看，我們再次下降20％至30％，并且即使在平均售價下降的情況下也支持同樣高的盈利能力，但它會影響收入。中國人實際上破壞了市場。

IPG發(fā)言人顯然非常不爽，但還是表現(xiàn)了對IPG的信心，認為成本沒問題。這里說的銳科，是幾個歸國博士在武漢創(chuàng)辦的光纖激光器企業(yè)。其實做光纖激光器的中國企業(yè)還有幾家，如在深圳的創(chuàng)鑫、杰普特。

銳科代表了中國眾多科技企業(yè)的煩人傾向：雖然原創(chuàng)不多，但是也能把技術(shù)含量不低的高科技產(chǎn)品鼓搗出來。然后在中國特殊的研發(fā)環(huán)境里，這些中國公司熱衷于瘋狂地降低成本，以此獲得競爭優(yōu)勢。

和IPG發(fā)言人聲稱的不同，中國公司確實可以在保證一定利潤的前提下猛降成本，沒有殺死市場，實際效果是讓應(yīng)用快速推廣。實際上工業(yè)激光能到現(xiàn)在這個普及程度，靠的就是中國兇猛的降成本和應(yīng)用推廣。印度和越南這樣制造業(yè)應(yīng)用需求有一定規(guī)模的國家，也用上了中國產(chǎn)的低成本工業(yè)激光設(shè)備，對銳科的產(chǎn)品還相當認可。三星在越南的工廠就用了大量中國公司的機器。

中國公司的選擇可以理解，與其投入成果未知的原創(chuàng)研發(fā)，不如把一定能實現(xiàn)的狠降成本做好。市場欣賞高性能的產(chǎn)品，但是低成本產(chǎn)品最終會占領(lǐng)主要的市場。中國IT互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)會燒錢占領(lǐng)市場擠死對手，但是制造業(yè)企業(yè)還是會保證利潤的。只是在競爭之下，這種利潤率不會太高，有時顯得把高大上的高科技行業(yè)做得格調(diào)不高。

大族激光因為和IPG合作賺錢的良好關(guān)系，愿意支持IPG，作為大客戶也能享受優(yōu)惠價格。大族激光的主要競爭對手是武漢的華工系公司，銳科推廣市場靠的就是同在武漢的華中激光等公司。使用銳科國產(chǎn)光纖激光器的競品出來時，大族和IPG一起大降價企圖擠死對手。

然而這種守著分寸的企業(yè)，也無力抵抗整個技術(shù)環(huán)境。

2010年IPG一臺20瓦光纖激光器可以賣到15萬以上，現(xiàn)在銳科的報價是8800，IPG實在沒法競爭。最后，大族激光自己也搞上了。據(jù)說招數(shù)很簡單，找國產(chǎn)廠家說要幾臺光纖激光器用用看，讓開放接口定義，找些人就山寨成功了，后來就不買了。

中國公司可以瘋狂降成本，是因為量大產(chǎn)業(yè)鏈齊全。例如光學(xué)鏡片，德國的要一萬，國產(chǎn)的只要一千。氣缸導(dǎo)軌之類的部件都國產(chǎn)化了，沒有國產(chǎn)化的核心部件很少。國產(chǎn)化推進下，成本降得很快，2015年一臺3瓦的紫外激光器賣9萬，現(xiàn)在2萬的已經(jīng)出來了。而且中國研發(fā)人員多，將產(chǎn)業(yè)競爭變成了快速滿足客戶需求的競賽。

大族激光和韓國EO在越南競爭時，配置一樣的產(chǎn)品就便宜十幾萬，因為找IPG的部件價格便宜，而且派大批年青工程師去三星的越南工廠日夜調(diào)試。EO派出的韓國工程師人少而且頭發(fā)都白了，實在拼不過。美國公司的自動化激光設(shè)備工期要半年，中國公司直接30％報價，工期一個月。而且美國那邊是快退休的老工程師做，退休了就沒人會做了。

大批消費電子行業(yè)企業(yè)都在深圳東莞一帶，就算是武漢的企業(yè)派人過來常駐也容易。產(chǎn)品推出的時候，有問題是一定的，但可以到現(xiàn)場立刻改進，過一陣子就非常穩(wěn)定了。這樣工業(yè)激光在消費電子行業(yè)就成了標準應(yīng)用，價格也變白菜了，又普及到其它行業(yè)去了。

在中國這個研發(fā)環(huán)境里，會覺得工業(yè)激光設(shè)備并不難造。幾個人就敢開公司找各廠家采購到各種部件組裝起來，賣打標機之類的標準設(shè)備，90年代30萬一個的，現(xiàn)在2萬塊錢一個（就是IPG發(fā)言人說摧毀了市場的東西）。這種公司雖然不怎么搞研發(fā)，但是把普及應(yīng)用推廣做好，也能幫上游廠家擴大市場。這種現(xiàn)象在國外就比較罕見。中國搞工業(yè)機器降成本實在太厲害。

其實印度越南人看到這些機器，真要去想，多半會和懂行的中國人一樣，認為這種東西沒什么難做的。但是印度越南人都不會去做這些機器，實在無利可圖。中國人自己做也就10％的利潤率，印度越南要在本地生產(chǎn)，各種配套都沒有，哪怕是最簡單的鈑金也不一定有。而且降成本一定要有足夠的量。印度越南自己生產(chǎn)一個條件也沒有，還是找中國公司買最合算。

就算政府補貼去做這種行業(yè)，總得有一定的利潤率才做得下去，不然長期補貼也不是辦法。所以，看似簡單容易的東西，反而是不會去做的。

其實還有一個辦法，就是到中國的低成本環(huán)境來開廠：蹭成本。例如光波公司（名字就叫光波），以前生產(chǎn)線在美國，后來就把低功率生產(chǎn)線轉(zhuǎn)到深圳來了。這個公司也不是說有什么研發(fā)優(yōu)勢，就是到深圳生產(chǎn)成本低，在國際上競爭力增強。老板是美籍華人，所以對降成本這一套能理解。為什么說是“蹭成本”，因為對中國沒什么技術(shù)貢獻。但是還是能看出美國公司與中國公司的風格差異。

按美國對高科技公司的理解，客戶應(yīng)該尊重公司給出的技術(shù)產(chǎn)品，行業(yè)是技術(shù)驅(qū)動的，客戶不能急，要等技術(shù)公司做出越來越厲害的產(chǎn)品，銷售要等技術(shù)人員高大上的研發(fā)，工作節(jié)奏慢，下班時間找不到人。但是中國公司的理解不一樣，雖說是高科技行業(yè)，光纖激光器也算是正宗的高科技產(chǎn)品，但硬是弄成了銷售公司。客戶有需求了，銷售就來追了，技術(shù)人員就得去客戶那現(xiàn)場排錯。銷售至上，技術(shù)服從銷售任務(wù)。光波這樣的美國公司雖然說來降成本了，但是節(jié)奏還是對不上，有時訂單來了卻沒貨。

IPG為什么不來中國開廠降成本？它一半的生意在中國，中國市場成就了它，到中國開生產(chǎn)廠本來是很正常的思維。

但是真不敢來，被山寨的風險無法承受，所以只在北京開了銷售和技術(shù)支持公司。IPG還有些技術(shù)優(yōu)勢，如2000瓦以上的高功率設(shè)備占有率不錯。但是這也不能說有多保險，銳科等公司已經(jīng)在做高功率設(shè)備了，1萬瓦的都已經(jīng)有了，只是還不穩(wěn)定，沒有什么本質(zhì)的困難說做不出來。IPG的股價大跌可以理解。

在IPG面對的市場，工業(yè)激光設(shè)備在取代傳統(tǒng)加工設(shè)備，光纖激光器在取代傳統(tǒng)激光器，整個行業(yè)看上去一片光明。但是中國公司已經(jīng)占領(lǐng)了低功率市場，成本降得無法理解。從前蘇聯(lián)傳下來的半導(dǎo)體激光技術(shù)發(fā)展成了光纖激光器，因為中國的巨大需求與降成本推廣興盛起來。這個市場未來會變成什么樣，沒有人知道。