Den pulserende Nd: YAG laser rengøringsproces er afhængig af egenskaberne af lysimpulserne produceret af laseren baseret på fotofysiske reaktioner forårsaget af interaktionen mellem højintensitetsbjælker, kortpulserede lasere og forurenede lag. Dens fysiske principper kan opsummeres som følger:
a) Den stråle, der udsendes af laseren, absorberes af det forurenede lag på overfladen, der skal behandles.
b) Absorption af stor energi danner et hurtigt voksende plasma (en stærkt ioniseret ustabil gas), der frembringer en stødbølge.
c) Stødbølger forårsager forureningerne at blive fragmenter og afvises.
d) Lyspulsbredden skal være kort nok til at undgå varmeopbygning, der ville beskadige overfladen, der behandles.
e) Eksperimenter har vist, at når der er et oxid på overfladen af metallet, genereres plasmaet på metaloverfladen.
Plasmen genereres kun, når energitætheden er over en tærskel, hvilket afhænger af, at det forurenede eller oxidlag er fjernet. Denne tærskelvirkning er vigtig for effektiv rengøring, samtidig med at substratmaterialets sikkerhed sikres. Der er også en anden tærskel for tilstedeværelsen af plasma. Hvis energitætheden overskrider denne tærskel, vil substratmaterialet blive ødelagt. For at sikre effektiv rengøring under forudsætning af at sikre substratmaterialets sikkerhed, skal laserparametrene justeres i overensstemmelse med situationen, så energidensiteten af lyspulsen er strengt mellem to tærskler.
Hver laserpuls fjerner en bestemt tykkelse af det forurenede lag. Hvis det forurenede lag er tykt, kræves der flere impulser til rengøring. Antallet af pulser, der kræves for at rengøre overfladen afhænger af graden af overfladeforurening. Et vigtigt resultat produceret af de to tærskler er selvkontrollen med rengøring. Lysimpulser med en energitæthed over den første tærskel vil altid afvise forureninger, indtil substratmaterialet er nået. Men fordi dens energitæthed er lavere end ødelæggelsestærsklen for substratmaterialet, er substratet ikke beskadiget.
