Wer hat den Laser erfunden: Enthüllung der 50-jährigen Geschichte

Die Trenn- und Fügetechnik ist ein wichtiger Technologiecluster im industriellen System. Die Laserbearbeitung ist eines der hellsten Juwelen in diesem Technologiecluster. Vor allem in der heutigen Industrie 4.0 und der intelligenten Fertigung sehen einige Leute die Laserbearbeitung sogar als die natürlichste Verbindung mit der intelligenten Fertigung unter allen Trenn- und Fügetechnologien. Also, [...]

Wer den Laser erfunden hat, wissen Sie wirklich?

Inhaltsverzeichnis

Schneiden und Fügetechnik ist ein wichtiger Technologie-Cluster im industriellen System.

Die Laserbearbeitung ist eines der hellsten Juwelen in diesem Technologiecluster.

Besonders in der heutigen Industrie 4.0 und der intelligenten Fertigung sehen manche die Laserbearbeitung sogar als die natürlichste Verbindung mit der intelligenten Fertigung unter allen Trenn- und Fügetechnologien.

Lassen Sie uns also heute in die Laserbranche eintauchen und die Geschichte der Entwicklung der Faserlaserindustrie systematisch zusammenfassen.

Die Geschichte der Industrie und der Technologie ist eine wichtige Referenz und ein Hintergrund, der von denen, die später allein in der Industrie und im Unternehmertum tätig sind, nicht verpasst werden darf.

Lassen Sie uns zunächst einen Überblick geben und zusammenfassen die Grundlagen des Lasers.

Der Laser wurde als "das hellste Licht, das schnellste Messer, das genaueste Lineal" bezeichnet.

Er gilt als eine der wichtigsten wissenschaftlichen und technologischen Erfindungen des 20. Jahrhunderts, der englische Name "Laser", nämlich Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (LASER).

Das wissenschaftliche Prinzip des Lasers, die "stimulierte Emission von Strahlung", wurde 1917 von Albert Einstein vorgeschlagen. Die Theorie der "spontanen und stimulierten Emission" gilt als die physikalische Grundlage der modernen Lasertechnologie.

Die stimulierte Emission von Strahlung wurde 1917 von Albert Einstein vorgeschlagen.

Einstein wies darauf hin, dass ein Teilchen auf einem hohen Energieniveau E2, wenn die Frequenz von V = (E2-E1) / h Photon einfällt (h ist das Plancksche Wirkungsquantum), das Teilchen mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit schnell vom Energieniveau E2 auf das Energieniveau E1 springen wird, während es ein fremdes Photon mit der gleichen Frequenz, Phase, Polarisationszustand und Ausbreitungsrichtung der Photonen abstrahlt, dies wird Anregungsstrahlung genannt.

Verstehst du, was das bedeutet?

Ein Photon erweist sich als genau dasselbe wie das andere. Was werden diese beiden Photonen als nächstes tun?

Richtig, diese beiden haben weitere Teilchen gefunden, die sie abfeuern konnten, so dass es jetzt vier sind.

Der Prozess gleicht einer Kettenreaktion bei einer Kernexplosion, bei der die Anzahl der Photonen rasch zunimmt, was einer Verstärkung des ursprünglichen Lichtsignals entspricht.

Anregungsstrahlung

Der Laser wurde erst 1960, fünf Jahre nach Einsteins Tod, entwickelt, als er die Theorie der "spontanen und stimulierten Emission" vorschlug.

Warum hat es so lange gedauert?

Wegen der in Einsteins Arbeit vorgeschlagenen "stimulierten Absorption".

Ein Photon könnte ein Teilchen auf dem Energieniveau E1 treffen, es in ein Energieniveau E2 verwandeln und von selbst wieder verschwinden, und die so genannte Kettenreaktion wäre verloren.

Bei allgemeinen Materialien sind die stimulierten absorbierten Teilchen größer als die angeregten Teilchen (mehr E1 als E2 bei niedrigeren Energieniveaus), so dass die Intensität des durchgehenden Lichts nicht verstärkt, sondern verringert wird.

Die wichtigste Voraussetzung für die Erzeugung eines Lasers ist die "Umkehrung der Teilchenzahl", d. h. es gibt mehr hochenergetische als niederenergetische Teilchen.

Aber das ist gar nicht so schwer, denn schon in den 1930er Jahren konnten Physiker das tun.

Es ist nur so, dass die Wissenschaftler nicht daran gedacht haben, es zu tun, weil sie in den 1930er Jahren noch nicht genug Integration von optischer Theorie und Technologie hatten, schließlich gab es viele andere bedeutende Entdeckungen.

Das macht die Erfindung des Lasers zu einer Art Drehung und Wendung. Zuerst wurde der "Maser" (Mikrowellenverstärker) entwickelt, und dann der "Laser".

Towns (links) und sein Schüler Gordon (rechts) vor einem Maser

Das obige Foto ist ein Klassiker: Townes (links) und sein Schüler Gordon (rechts) stehen vor einem Maser (Mikrowellenerreger).

Der Mann ganz rechts im Hintergrund ist ein Chinese, Wang Tianliang, der später nach China zurückkehrte und das Labor für Spektroskopie am Wuhan-Institut für mathematische Physik gründete.

Das bedeutet, dass Townes der Erfinder des Maser ist und von manchen auch als der Erfinder des Lasers bezeichnet wird.

Allerdings ringen die Wissenschaftler auch mit der Position des Erfinders des Lasers.

Townes, der während des Zweiten Weltkriegs in den Bell Labs arbeitete, beschäftigte sich mit den Prinzipien und dem Design von Radar.

Infolgedessen interessierte sich Townes für die Entstehung von Mikrowellen und die Molekularspektroskopie (Radar verwendet Mikrowellen, und heute verwenden Mobiltelefone, WiFi und andere drahtlose Kommunikationsmittel Mikrowellen).

Nach dem Zweiten Weltkrieg wechselte Townes an die Columbia University. Für den Bau des weltweit ersten Mikrowellenerregers (Maser) erhielt Townes 1964 den Nobelpreis für Physik.

Natürlich wollte Townes einen Mikrowellenerreger (Maser) mit kurzer Wellenlänge bauen.

Schritt für Schritt: Millimeterwellen, Submillimeterwellen, Ferninfrarot, Mittelinfrarot, Nahinfrarot, sichtbares Licht und ultraviolettes Licht.

Auch Townes hat in diese Richtung gearbeitet.

Bei den Millimeter- und Submillimeterwellen traten jedoch Schwierigkeiten auf, und es war ohnehin schwierig, erfolgreich zu sein, so dass der Plan war, vorerst aufzugeben und sich zunächst dem sichtbaren Licht zuzuwenden, das einfach und bedeutend sein könnte.

Zusammen mit seinem Schwager Sholoh hat Townes eine Theorie entwickelt, wie dieser Mikrowellenerreger (Maser) im sichtbaren Bereich eingesetzt werden kann, die sehr einflussreich war.

Sie ließen das Licht einer Neonröhre auf einen Seltenerdkristall strahlen, der daraufhin ein helles Licht abstrahlte, das sich immer wieder auflöste.

Der Laser ist in der Tat der Mikrowellenerreger für sichtbares Licht (Maser).

Damit war die Grundlage für die Erfindung des Lasers geschaffen.

Zu dieser Zeit kam ein junger Mann von der Straße, nämlich Mayman, er war sehr interessiert und setzte sich auch mit Townes in Verbindung, um den Laser zu entwickeln.

Leider wurde er nicht in das revolutionäre Team aufgenommen. Mayman gründete jedoch seine eigene Küche und stellte 1960 den Laser her.

Rubinlaser der Firma Meyman

Das Bild oben zeigt einen Rubinlaser der Firma Mayman.

Mayman verwendet eine Blitzröhre mit hoher Lichtintensität, um den Rubin anzuregen. Der Schlüssel dazu ist ein "optischer Resonanzhohlraum", in dem das Licht den Kristall mit einer bescheidenen Vergrößerung durchläuft. Wenn jedoch an beiden Enden ein Reflektor angebracht ist und das Licht ständig hin und her vergrößert wird, ist das erstaunlich.

Ein Stück des Reflektors, das etwas weniger versilbert ist, lässt einen Teil des Lichts austreten, und heraus kommt der bekannte unidirektionale, ausgezeichnete Laser.

Merman ist einer der schnellen Pfirsichpflücker.

Townes und andere waren sicherlich nicht überzeugt, und Townes erhielt 1964 einen Nobelpreis und sein Niveau wurde anerkannt.

Damit war der Grundstein für eine Kontroverse darüber gelegt, wer der Erfinder des Lasers ist.

So wie Edison mit Tesla und Westinghouse um den elektrischen Strom kämpfte, so gibt es auch in der Wissenschaft viele Streitigkeiten und Rivalitäten.

Und es sind diese Rivalitäten, die den menschlichen Fortschritt vorangetrieben haben.

In den 1960er Jahren, als die Welt in zwei Lager - Sozialismus und Kapitalismus - gespalten war, konnte die Lasergemeinschaft natürlich nicht ohne die Sowjetunion entwickelt werden.

Für den Laser wurden 1964 die beiden sowjetischen Physiker Nikolai Basov und Alexander Prokhorov ausgezeichnet, die zur gleichen Zeit wie Townes den Nobelpreis erhielten.

Der sowjetische Staatschef Chruschtschow zieht seine Schuhe aus und schlägt auf den Tisch der UN-Generalversammlung im Jahr 1960

Wir alle kennen die Geschichte des sowjetischen Führers Chruschtschow, der 1960 in der UN-Generalversammlung seine Schuhe auszog und auf den Tisch schlug.

Wir sollten wissen: Hinter der Stärke und Dominanz der Politiker steht eine umfassende nationale Macht.

Damals war die Sowjetunion nicht nur in den Bereichen Atomwaffen und Luft- und Raumfahrt, sondern auch in der Grundlagenforschung, z. B. bei Lasern, weltweit führend.

Das war das Vertrauen von Chruschtschow.

Der sowjetische Physiker Basov schlug vor Halbleiterlaser die das spätere Artefakt entwickelt hat: den Faserlaser.

Basov (rechts) und Prokhorov (links) führen Towns (Mitte) in ihr Labor

Basov (rechts) und Prokhorov (links) führen Townes (Mitte) in ihr Labor

Wie das Team von Townes entwickelten auch Basov und Prokhorov 1955 einen "Maser" - einen Ammoniak-Molekularstrahl-Mikrowellenanreger - und dachten dabei natürlich an Laser.

Basovs Beitrag besteht darin, dass er 1958 einen Artikel veröffentlichte und die Idee vorstellte, Halbleiter für die Herstellung von Lasern zu verwenden (die theoretische Beschreibung der "Teilchenzahlinversion" in Halbleitern), und 1961 veröffentlichte er einen Artikel über die "Trägerinjektion" von PN-Übergängen. Im Jahr 1963 entwickelte er einen Halbleiterlaser mit PN-Übergang (die Amerikaner waren die ersten, die ihn nach dem von ihm vorgeschlagenen Prinzip herstellten).

Halbleiterlaser sind nicht so berühmt wie die Rubinlaser, die in Lehrbüchern auftauchen, aber Experten sind sich der theoretischen Bedeutung der Halbleiterlaser bewusst, und das Potenzial ist viel größer, so dass der Nobelpreis mit drei Stimmen an zwei sowjetische und einen amerikanischen Forscher ging.

Die Vorteile von Halbleiterlasern sind zahlreich:

  • Elektronen direkt in Photonen, mit einem elektro-optischen Umwandlungswirkungsgrad von über 50%, viel höher als andere Arten von Lasern.
  • Längere Lebensdauer von über 100.000 Stunden, viel länger als andere Typen;
  • Halbleiter können auch die Leistung modulieren, was bei anderen Typen nicht möglich ist.
  • Klein, leicht und kostengünstig - Halbleiter sind billiger als Materialien wie Rubine.

Der Laser ist eine seltene Technologie, die bei ihrer Erfindung sofort praktisch war und 1961 in der Chirurgie eingesetzt wurde.

Da die Eigenschaften des Lasers sind zu hervorragend, alle Photonen der Kohärenz sind besonders gut, die in eine Richtung, die Energie auf einen Punkt angewendet, kann eine Million Mal heller als die Sonne sein.

Zum Schneiden und Bearbeiten kann ein Laser mit höherer Leistung verwendet werden.

Es gibt viele Möglichkeiten zum Schneiden, Schweißen, Messen und Markieren. Es wird in zahlreichen Branchen wie der Kommunikation, der industriellen Verarbeitung, der medizinischen Behandlung und der Schönheitspflege eingesetzt und ersetzt ständig traditionelle Verfahren.

An dieser Stelle müssen wir China erwähnen.

In diesem Jahr wird der 40. Jahrestag der Reform und Öffnung Chinas begangen, und 40 Jahre Errungenschaften sind keine Luftschlösser, die aus dem Nichts entstehen.

Das neue China hat in den ersten 30 Jahren ein vollständiges industrielles Fundament gelegt und in die Grundlagenwissenschaften investiert, was die Grundlage für die Wirtschaftsreform und den Aufschwung in den letzten 40 Jahren bildet.

Ein Jahr nach dem Bau des Lasers in den Vereinigten Staaten, im Herbst 1961, baute Wang Zhijiang, ein junger Forscher vom Institut für Optik und Mechanik in Changchun, unter der Anleitung seines Lehrers, Akademiemitglied Wang Daheng, den ersten Laser Chinas im Jahr 1961.

Der Vater der chinesischen Optik - Akademiker Wang Daheng

Der Vater der chinesischen Optik - Akademiker Wang Daheng

Der Vater des chinesischen Lasers - Wang Zhijiang und der Rubinlaser

Der Vater des chinesischen Lasers - Wang Zhijiang und der Rubinlaser

Der erste Laser Chinas ist verfügbar, aber der Name ist noch nicht bekannt.

Wie ein junges Paar, das sein erstes Kind zur Welt gebracht hat, hofft es immer, einen angesehenen Ältesten als Namensgeber zu finden.

Im Oktober 1964 schrieb die Redaktion der Zeitschrift "Optical Stimulated Emission Intelligence" (früher bekannt als "Light Quantum Amplification Special") des Changchun Institute of Optics and Mechanics der Chinesischen Akademie der Wissenschaften an Qian Xuesen und bat ihn, LASER einen chinesischen Namen zu geben, und Qian Xuesen schlug den chinesischen Namen "激光" vor.

Im Dezember desselben Jahres fand in Shanghai die 3. Akademische Konferenz über optische Quantenverstärker unter dem Vorsitz von Yan Jici statt. Nach der Diskussion wurde der Vorschlag von Qian Xuesen offiziell angenommen und die englische Abkürzung LASER für "Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation" (Lichtverstärkung durch stimulierte Strahlungsemission) wurde offiziell mit "激光" übersetzt.

In der Folge änderte auch die Zeitschrift "Optical Stimulated Emission Intelligence" ihren Namen in "Laser Intelligence".

Die Entwicklung von Wissenschaft und Technik folgt einem Stufenkonzept von der Formulierung grundlegender Konzepte über die Aufstellung grundlegender Theorien bis hin zur Entstehung von Laborprodukten.

Erst wenn sie industrialisiert ist, kann sie der Menschheit dienen und sich verjüngen.

Dies ist bei der Lasertechnologie der Fall.

Die ersten industriellen Laser, die für die Materialbearbeitung eingesetzt wurden, waren vor allem Gaslaser und Kristalllaser.

Gaslaserder typische Vertreter ist CO2 Laser.

Der Vertreter der Kristalllaser ist der YAG-Laser. YAG steht für Yttrium-Aluminium-Granat mit Zusatz von Neodym oder Ytterbium.

Der CO2-Laser von Rofin Laser

Heute ist die CO2 Plattenlaser haben immer noch einen großen Marktanteil.

Die CO2 Lasermaschine verwendet CO2 als Arbeitsmaterial zur Erzeugung von Laserstrahlungund die Hilfsgase Stickstoff und Helium werden ebenfalls in das Entladungsrohr gefüllt.

Wenn eine Hochspannung an die Elektrode angelegt wird, entsteht in der Entladungsröhre eine Glimmentladung, die die Gasmoleküle dazu veranlasst, Laserlicht freizusetzen, und die Energie wird zu einem Laserstrahl verstärkt.

YAG-Laser

Der YAG-Laser benötigt eine Krypton- oder Xenonröhre als "Pumplampe", die Licht aussendet, das auf den Nd:YAG-Kristall strahlt, um Laserlicht zu erzeugen.

Das Emissionsspektrum der Pumplampe ist ein breitbandiges kontinuierliches Spektrum. Nur wenige spektrale Spitzen werden von Nd-Ionen absorbiert, und der größte Teil der nicht absorbierten spektralen Energie wird in Wärmeenergie umgewandelt, so dass die Energienutzungsrate gering ist.

CO2 und YAG-Laser haben verschiedene Schwächen, aber auch ihre eigenen Vorteile.

Zum Beispiel ist der Hochleistungslaser in der Industrie immer noch sehr nützlich.

Der Halbleiterlaser hat viele Vorteile, aber er hat eine fatale Schwäche: Die Qualität des ausgestrahlten Laserlichts ist nicht gut!

Der Ausgangsstrahl des Kristalllasers ist von hoher Qualität und weist eine hohe zeitliche und räumliche Kohärenz auf. Er behauptet, einen Laserstrahl bis zum Mond mit einem Fleck von nur 2 Kilometern aussenden zu können.

Die spektrale Linienbreite und der Divergenzwinkel des Strahls von Halbleiterlasern sind um mehrere Größenordnungen größer als die von Kristalllasern.

Daher werden die frühen Halbleiterlaser im Allgemeinen als Pumplichtquellen verwendet. Lassen Sie den Halbleiterlaser zum Beispiel die Pumpe des Kristalllasers sein und kombinieren Sie die Vorteile beider.

Die vom Halbleiterlaser emittierte Lichtquelle bildet nach der "Optimierung" durch den Kristalllaser einen qualitativ hochwertigen Strahl und sendet ihn dann aus.

Scheibenlaser von TRUMPF entwickelt

Zum Beispiel, die Scheibenlaser die von TRUMPF entwickelt wurden, sind diesen Weg gegangen.

Die Scheibenlaser der TruDisk Serie haben die Vorteile von Festkörperlasern und Diodenlasern gleichermaßen.

Seine Scheibe sichert die Strahlqualität des Festkörperlaserund verfügt außerdem über die hohe Energie und den hohen Wirkungsgrad des Diodenlasers als Pumpquelle.

Apropos, ich werde die grundlegende Leistung von vier gängigen Industrielasern (einschließlich des heutigen Protagonisten - des Faserlasers) vergleichen.

Die umfassende Stärke von Faserlasern ist wahrhaft glamourös und überwältigend.

Tabelle 1 Vergleich der grundlegenden Leistung von 4 gängigen Industrielasern

ArtikelCO2-LaserYAG-LaserScheibenlaserFaserlaser
Wirkungsgrad der photoelektrischen Umwandlung10%3%15%30%
Maximale Ausgangsleistung20KW6KW8KW50KW
Strahlqualität BPP (4/5kW)62582.5
Lebensdauer der Diodenpumpe5000H1000H10000H100000H
Betriebs- und Wartungskosten (4/5kW)20RMB/H35RMB/H8RMB/H2RMB/H

In der Industrie gibt es viele Beispiele.

Die alte Produktgeneration kultiviert den Markt, der Prozess wird umgestellt, und dann erzielt die neue Produktgeneration Effizienzsteigerungen.

In diesem Szenario kamen Faserlaser zum Einsatz, um die Effizienz zu verbessern.

Mit der Erfindung des Faserlasers und seiner Einführung auf dem Markt haben einige Leute ihren Wert verdoppelt und sind berühmt geworden.

Dies ist die so genannte technische Blasform, und die erste Person, die diese Blasform herstellte und in dieser Blasform saß, war der Russe Valentin Gapontsev.

Valentin Gapontsev

Valentin Gapontsev

Warum baut Gapenchev eine Blasform und setzt sich auf die Blasform?

Gapenchev wurde 1939 geboren. Er ist ein führender Wissenschaftler auf dem Gebiet der Lasermaterialphysik und Leiter des Forschungslabors für Radiotechnik und Elektronik der Sowjetischen Akademie der Wissenschaften. Er hat einen authentischen sowjetischen technischen Hintergrund.

Die Sowjetunion und die Russen nach dem Zerfall scheinen schwierig zu sein, Unternehmen zu führen, aber Gapenchev wird es schaffen!

In den 1990er Jahren, als die Sowjetunion zerfiel, begann die gesamte Wirtschaft einen verheerenden Schlag zu erleiden und brach sogar zusammen. Der Grund, warum Cowboys Cowboys sind, ist, dass sie immer aus den Fallen der Geschichte herausspringen können.

Da das Ziel, 50 Jahre lang für den Sozialismus zu kämpfen, mit dem Zerfall der Sowjetunion verschwunden ist, wird sich Nagapenchev einem neuen historischen Umfeld und einem neuen historischen Prozess stellen müssen.

Im Jahr 1990 gründete er IPG Photonics.

Im Jahr 2006 wurde es an der Nasdaq notiert (IPGP). Im Jahr 2017 lag der Umsatz bei 1,4 Milliarden US-Dollar und der aktuelle Marktwert bei 6 Milliarden US-Dollar. Es ist das bekannteste Faserlaserunternehmen in der Branche.

IPG hat seinen Hauptsitz in Massachusetts und verfügt über Produktionsstätten in den Vereinigten Staaten, Deutschland, Russland und Italien.

Gapenchev hält fast die Hälfte der IPG-Aktien und ist Milliardär, obwohl er im Alter von 79 Jahren immer noch Vorsitzender und CEO des Verwaltungsrats des Unternehmens ist.

Gapenchev begleitete Präsident Medvedev und Verkehrsminister Sokolov zu einem Besuch der Produktionsstätte von IPG in Russland

Im Jahr 2009 begleitete Gapenchev Präsident Medvedev und Verkehrsminister Sokolov zu einem Besuch der Produktionsstätte von IPG in Russland

Im Jahr 2009 wurde Gapenchev von der American Laser Association mit dem Arthur Scholo Award ausgezeichnet, mit dem die Branche seine akademischen Leistungen würdigt.

Im Jahr 2010 erhielt Gapenchev den russischen Nationalen Preis für Wissenschaft und Technologie, die höchste Auszeichnung für russische Wissenschaft und Technologie.

Tatsächlich besitzt Gapenchev die doppelte Staatsbürgerschaft der Vereinigten Staaten und Russlands.

Man kann sagen, dass er ein genialer Wissenschaftler war, der die Gene sowjetischer Wissenschaftler mit dem amerikanischen Kapitalmarkt im Wandel der Weltgeschichte geschickt kombiniert hat.

Wie hat Gapenchev also im Laufe der Geschichte ein Vermögen mit Faserlasern gemacht und trotzdem die Auszeichnung erhalten?

Wir müssen auf den bereits erwähnten Kristalllaser mit dem Halbleiterlaser als Pumplichtquelle zurückgreifen.

Im Allgemeinen absorbieren Massenkristalle energiereiche Photonen mit kurzen Wellenlängen und wandeln sie in energiearme Photonen mit längeren Wellenlängen um. Ein Teil der Energie wird immer in einem nicht-strahlenden Übergang in Wärmeenergie umgewandelt.

Wenn dieser Teil der Wärmeenergie nicht in den massiven Kristall abgeleitet werden kann, ist das fatal und wird nach einiger Zeit durchgebrannt sein, daher ist das Problem der Wärmeableitung sehr wichtig.

Wenn der Massenkristall zu einem schmalen Streifen geformt werden kann, ist die Wärmeabgabefläche sehr groß, was das Problem lösen kann. Dies ist eigentlich das Aussehen einer optischen Faser.

Im Jahr 1964 wurde ein Glaslaser hergestellt. Der Kristall bestand aus einer optischen Faser, obwohl die Lichtquelle kein Halbleiterlaser war.

Allerdings war die optische Faser selbst zu dieser Zeit noch nicht entwickelt, und die Defekte waren sehr groß, und die Lichtquelle war schwer auf die optische Faser zu fokussieren, so dass es mehr als 20 Jahre lang keine Fortschritte auf diesem Weg gab.

In den 1980er Jahren hatten Halbleiterlaser als Pumpen große Fortschritte gemacht, und mit der Entwicklung der Netzwerkkommunikation hatten auch optische Fasern große Fortschritte gemacht, so dass die technischen Voraussetzungen für Faserlaser allmählich ausgereift waren.

1987 wiesen die Universität Southampton im Vereinigten Königreich und die Bell Laboratories in den Vereinigten Staaten die Machbarkeit eines Erbium-dotierten Faserverstärkers nach und erzielten damit einen wichtigen wissenschaftlichen Durchbruch.

Der industrielle Durchbruch gelang jedoch erst nach jahrelangem Beharren auf der 1990 von Gapenchev gegründeten IPG.

Faserlaser sind Hightech der Spitzenklasse, an der mehrere Disziplinen beteiligt sind.

Die Leistung des gepumpten Halbleiterlasers muss erhöht werden, und die Verstärkungsleistung der Faser muss kontinuierlich verbessert werden.

Der Trick zur Verbesserung von Glasfasern besteht darin, ihnen verschiedene Seltene Erden beizumischen.

IPG ist ein typisches High-Tech-Unternehmen in den westlichen Ländern, und seine Forschung und Entwicklung ist nicht einfach, und seine Produktgewinnrate liegt bei 50-60%.

Faserlaser haben eine Reihe von Vorteilen von Halbleiterlasern und die Vorteile der hohen Strahlqualität von Kristalllasern.

Aus industrieller Sicht sind die Vorteile von Faserlasern im Vergleich zu CO2 Lasern und YAG-Lasern, und die Vorteile sind so groß, dass es nichts Vergleichbares gibt.

Faserlaser haben eine absolut ideale Strahlqualität sowie die ultrahohe Umwandlungseffizienz von Halbleiterlasern und sind völlig wartungsfrei wie optische Fasern und LED-Leuchten, mit hoher Stabilität und geringer Größe. Es ist wirklich ein perfektes Produkt.

Natürlich haben neue Hightech-Produkte einen Nachteil: Sie sind teuer.

In dieser Welt wird sich jedes Produkt, das in China einen Markt findet, mit Sicherheit gut verkaufen.

Egal wie teuer das Produkt ist, solange es in China industriell gefertigt werden kann, können die Kosten immer niedrig gehalten werden.

An dieser Stelle müssen wir einen weiteren Chinesen erwähnen, der den Puls der Faserlaserindustrie schlägt, nämlich Gao Yunfeng.

Im Jahr 1996 gründete Gao Yunfeng Han's Laser.

Um auf dem Markt Fuß zu fassen, müssen die von IPG hergestellten Faserlaser in verschiedene Laserbearbeitungsanlagen integriert werden, z. B. in verschiedene "Lasermarkiermaschinen" und "Laserschneidmaschinen.”

Han's Laser fand ein Kooperationsmodell mit IPG und kaufte Faserlaser zur Herstellung von Bearbeitungsmaschinen.

Obwohl IPG-Laser sind teuer, aber nachdem das System integriert ist, wird die gesamte Maschine die Kosten senken und gut funktionieren.

Daher hat sich die Anwendung von Faserlasern in China gut entwickelt, und die gesamte industrielle Kette entwickelt sich in einem kontinuierlichen Prozess.

Die Laser Society of America (LIA) übertrug Han's Laser auf den digitalen Bildschirm

Im Jahr 2018 wurden IPG und Han's Laser zu den leitenden Einheiten der Laser Society of America gewählt.

Die Laser Society of America (LIA) übertrug ihre Veranstaltung auf die digitale Leinwand des weltberühmten Thomson Reuters Building am Times Square in den Vereinigten Staaten: "Anlässlich ihres 50-jährigen Bestehens möchte die LIA Coherent, Han's Laser, IPG Photonics und TRUMPF für ihre Unterstützung danken. ."

Auch heute noch liegt der Hauptmarkt für IPG in China.

Im Jahr 2018 entfielen 49% des Umsatzes von IPG auf den chinesischen Markt.

Im Jahr 2017 erreichte der Marktwert von IPG mehr als 6 Milliarden US-Dollar, während der Marktwert von Han's Laser 55 Milliarden Yuan erreichte.

Die beiden sind einfach ein Brüderpaar.

Natürlich hat der heutige Handelskrieg zwischen China und den USA auch Auswirkungen auf die Aktien von High-Tech-Unternehmen.

Diese Frage gehört in den Bereich des allgemeinen Umfelds und würde den Rahmen dieses Artikels sprengen.

Vor mehr als 20 Jahren, vor dem Hintergrund des Zerfalls der Sowjetunion, der wirtschaftlichen Globalisierung und des Aufschwungs der chinesischen Industrie, wurde die Faserlaserindustrie von IPG und Han's Laser gegründet.

Wo steht die Faserlaserindustrie heute, 20 Jahre später?

Wenn es in China heißt, dass die ekelhafteste IPG Wuhan ist Raycus.

Das von Dr. Min Dapeng, einem in den USA lebenden Arzt, gegründete Unternehmen Raycus hat 2008 seine erste Serie von gepulsten 10-W-Faserlasern auf den Markt gebracht, die 2018 auf 20-kW-Faserlaser erweitert wurde.

Raycus Laser

Aus der Sicht von IPG hat Raycus den Markt wahnsinnig gemacht.

Sie senkten die Preise und senkten sie weiter und arbeiteten mit einer geringen Gewinnspanne, was die Marktpreise untergrub.

Jedes Jahr sinkt der Preis von Ruike um fast 50% oder mehr, was unglaublich ist.

Im Jahr 2010 kann IPG einen 20-Watt-Faserlaser für mehr als 150.000 verkaufen. Jetzt liegt das Angebot von Raycus bei 8.800, und IPG kann nicht mithalten.

Endlich kommt auch der gute Bruder von IPG, Han's Laser, zum Einsatz.

Es heißt, dass der Trick sehr einfach ist. Bitten Sie einen inländischen Hersteller für ein paar Faserlaser zu verwenden, lassen Sie sie die Schnittstelle Definition zu öffnen, finden einige Leute, um den Erfolg zu kopieren, und dann nicht mehr kaufen.

Daher haben die Chinesen nach Ansicht von IPG den Markt tatsächlich zerstört.

Wenn sich die Gesäßbacken in unterschiedlichen Positionen befinden, sagen sie natürlich auch unterschiedliche Dinge.

Damals war die Entwicklung der hochmodernen Lasertechnologie in China ein Drittel der Welt.

Aus chinesischer Sicht können chinesische Unternehmen unter der Prämisse, einen gewissen Gewinn zu erzielen, die Kosten tatsächlich drastisch senken, ohne den Markt zu zerstören. Der eigentliche Effekt ist, dass die Anwendung schnell vorangetrieben wird.

Die Popularität von Industrielasern hängt in der Tat davon ab, dass China seine Kosten stark senkt und seine Anwendungen fördert.

Länder wie Indien und Vietnam, in denen ein gewisser Bedarf an Fertigungsanwendungen besteht, verwenden ebenfalls kostengünstige, in China hergestellte industrielle Lasergeräte und sind für die Produkte von Raycus sehr bekannt.

In Samsungs Fabrik in Vietnam werden viele Maschinen chinesischer Unternehmen eingesetzt.

Der Grund, warum chinesische Unternehmen ihre Kosten so stark senken können, liegt darin, dass die industrielle Kette im großen Maßstab vollständig ist.

So kosten beispielsweise optische Linsen in Deutschland 10.000 und in China 1.000.

Teile wie Zylinderführungen werden im Inland hergestellt, und es gibt nur wenige Kernteile, die nicht lokalisiert sind.

Mit den Fortschritten bei der Lokalisierung sind die Kosten rapide gesunken. Im Jahr 2015 kostete ein 3-Watt-Ultraviolettlaser noch 90.000, heute sind es 20.000.

Darüber hinaus hat Chinas große Zahl an F&E-Personal den Wettbewerb in der Branche zu einem Wettbewerb um die schnelle Erfüllung von Kundenwünschen gemacht.

Als Han's Laser in Vietnam mit der südkoreanischen EO konkurrierte, waren Produkte mit derselben Konfiguration um mehr als 100.000 billiger, weil die Teile von IPG billig waren und eine große Anzahl junger Ingenieure zum Tag- und Nacht-Debugging in Samsungs vietnamesisches Werk geschickt wurde.

Es gibt nur wenige koreanische Ingenieure, die von EO entsandt werden, und ihre Haare sind grau.

Die automatische Laseranlage des amerikanischen Unternehmens benötigt ein halbes Jahr, das chinesische Unternehmen bietet direkt 30% an, und die Bauzeit beträgt einen Monat.

Und in den Vereinigten Staaten machen das alte Ingenieure, die kurz vor der Pensionierung stehen. Nach der Pensionierung wird es niemand mehr tun.

In der Geschichte der Laserentwicklung hat sich die aus der ehemaligen Sowjetunion überlieferte Halbleiterlasertechnologie aufgrund der großen Nachfrage und der Förderung der Kostensenkung in China zu einem Faserlaser entwickelt.

Gegenwärtig ist Raycus nicht das einzige chinesische Glasfaserunternehmen Laserherstelleraber der Markt scheint ein rotes Meer gebildet zu haben.

Niemand weiß, wie sich dieser Markt in Zukunft entwickeln wird.

Wenn wir eine Sache analysieren, müssen wir manchmal aus den bestehenden Silos herausspringen. Durch die Entwicklung der Halbleiterlaser-Kopplungstechnologie in den letzten Jahren haben beispielsweise Hochleistungs-Halbleiterlaser allmählich mit groß angelegten industriellen Verarbeitungsanwendungen begonnen.

Siehe auch:

Eine Geschichte des Lasers: 1960 - 2019

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Shane
Autor

Shane

Gründerin von MachineMFG

Als Gründer von MachineMFG habe ich mehr als ein Jahrzehnt meiner Karriere der metallverarbeitenden Industrie gewidmet. Meine umfangreiche Erfahrung hat es mir ermöglicht, ein Experte auf den Gebieten der Blechverarbeitung, der maschinellen Bearbeitung, des Maschinenbaus und der Werkzeugmaschinen für Metalle zu werden. Ich denke, lese und schreibe ständig über diese Themen und bin stets bestrebt, in meinem Bereich an vorderster Front zu bleiben. Lassen Sie mein Wissen und meine Erfahrung zu einem Gewinn für Ihr Unternehmen werden.

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