这是一个产业的故事，但先说点简单的科学常识。

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，其实挺简单的，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、偏振态以及传播方向都相同的光子，这叫受激辐射。

看出厉害了不？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，变成四个了。这个过程就象核爆炸链式反应，光子数量迅速增加，相当于原来的光信号被放大了。“Laser”其实是Light Amplification by Stimulated Emission 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成果，但是直到他去世5年以后的1960年，激光器才做出来。为啥要这么长时间？因为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，把它变成E2能级，自己消失了，所谓的链式反应也就没了。

一般材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，关键条件是“粒子数反转”，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，刚被选为改革先锋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，别的重大发现很多。这让激光的发明过程多少有一些曲折离奇，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，战后美国海军想搞出强大光束，汤斯接了任务。1954年，汤斯终于把Maser做出来了，虽然放大的是微波，但是这为Laser的发明作好了准备。1958年，汤斯又和同事兼姐夫的阿瑟·肖洛发现，将氖光灯泡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世界上第一台激光器，用高强闪光灯管来激发红宝石。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，但是如果两头贴上反射镜，不断来回放大，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。肖洛的贡献是，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年名额不够了。

1964年因为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非常厉害，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、普罗霍罗夫和汤斯的团队一样，1955年也搞出了一个“Maser”，氨分子束微波激发器，然后自然会想到激光。巴索夫的贡献是，他1958年公开发表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”的理论描述），1961年又发表了“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）。

半导体激光器不如出现在教科书上的红宝石激光器名气大，但是专家们显然清楚半导体激光器的理论意义，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。

半导体激光器的优点非常多：电子直接变成光子，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，比其它类型长很多；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材料要便宜。

其实要理解半导体激光器的优点并不难，虽然一般人可能没留意，但是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结里复合时，将多余能量用光的形势放出来，电流直接变成光，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优点，色彩多、光强可调制、寿命长、成本低之类的，就和上面说的半导体激光器的优点差不多。半导体激光，可以理解成在LED发光的原理上，再加上光学谐振腔的放大效应，而且这个谐振腔也不必新建，在半导体内部就有了。

激光是罕见的一发明出来立刻就能实用的技术，1961年就用来动手术了。因为激光的特性实在太突出了，所有光子的一致性特别好，对着一个方向，能量作用于一点，可以比太阳耀眼上百万倍。拿功率大点的激光对准什么东西，切割搞加工都可以。切割、焊接、测量、打标各种用途很多，在通信、工业加工、医疗、美容等无数个行业应用，不断替换传统工艺。

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，是激光材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负责人，正宗的苏联技术出身。苏联以及解体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年创立了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，是业界最知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，加彭切夫获得了美国激光协会颁发的阿瑟·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家科技奖，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。但是加彭切夫获这个奖是名正言顺的，公司的创立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东西？没有光纤激光器之前，市场上用来作材料处理的工业激光主要是气体激光器和晶体激光器。气体激光器，典型代表是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。