Het gepulseerde Nd: YAG laserreinigingsproces is afhankelijk van de karakteristieken van de lichtpulsen geproduceerd door de laser, gebaseerd op fotofysische reacties veroorzaakt door de interactie tussen hoge intensiteitsbundels, kort gepulste lasers en verontreinigde lagen. De fysische principes kunnen als volgt worden samengevat:
a) De door de laser uitgezonden bundel wordt geabsorbeerd door de verontreinigde laag op het te behandelen oppervlak.
b) Absorptie van grote energie vormt een snel expanderend plasma (een sterk geïoniseerd onstabiel gas) dat een schokgolf produceert.
c) Schokgolven zorgen ervoor dat de verontreinigingen fragmenten worden en worden afgewezen.
d) De breedte van de lichtpuls moet kort genoeg zijn om te voorkomen dat er zich warmte ophoopt die het te behandelen oppervlak zou beschadigen.
e) Experimenten hebben aangetoond dat wanneer er een oxide op het oppervlak van het metaal is, het plasma op het metaaloppervlak wordt gegenereerd.
Het plasma wordt alleen gegenereerd als de energiedichtheid boven een drempelwaarde ligt, die afhankelijk is van de vervuilde of oxidelaag die wordt verwijderd. Dit drempeleffect is belangrijk voor een effectieve reiniging terwijl de veiligheid van het substraatmateriaal wordt gewaarborgd. Er is ook een tweede drempel voor de aanwezigheid van plasma. Als de energiedichtheid deze drempel overschrijdt, wordt het substraatmateriaal vernietigd. Om te zorgen voor een effectieve reiniging onder het uitgangspunt van het waarborgen van de veiligheid van het substraatmateriaal, moeten de laserparameters worden aangepast aan de situatie, zodat de energiedichtheid van de lichtpuls strikt tussen twee drempels ligt.
Elke laserpuls verwijdert een bepaalde dikte van de verontreinigde laag. Als de verontreinigde laag dik is, zijn meerdere pulsen nodig om te reinigen. Het aantal pulsen dat nodig is om het oppervlak te reinigen, is afhankelijk van de mate van oppervlaktebesmetting. Een belangrijk resultaat geproduceerd door de twee drempels is de zelfcontrole van het reinigen. Lichtpulsen met een energiedichtheid boven de eerste drempel zullen altijd verontreinigingen afwijzen totdat het substraatmateriaal is bereikt. Omdat de energiedichtheid ervan echter lager is dan de destructiedrempel van het substraatmateriaal, wordt het substraat niet beschadigd.
