Pulzný proces čistenia laserom Nd: YAG sa opiera o charakteristiky svetelných impulzov produkovaných laserom na základe fotofyzikálnych reakcií spôsobených interakciou medzi lúčmi s vysokou intenzitou, krátkymi impulznými lasermi a kontaminovanými vrstvami. Jeho fyzikálne princípy možno zhrnúť takto:
a) lúč vychádzajúci laserom je absorbovaný kontaminovanou vrstvou na ošetrovanom povrchu.
b) Absorpcia veľkých energií vytvára rýchlo sa rozširujúcu plazmu (vysoko ionizovaný nestabilný plyn), ktorý vytvára rázovú vlnu.
c) Šokové vlny spôsobujú, že kontaminanty sa stali fragmentmi a sú odmietnuté.
d) Šírka svetelného pulzu musí byť dostatočne krátka na to, aby sa zabránilo nárastu tepla, ktorý by poškodil ošetrovaný povrch.
e) Experimenty ukázali, že keď je na povrchu kovu oxid, vytvára sa plazma na kovovom povrchu.
Plazma sa generuje len vtedy, keď je hustota energie nad prahovou hodnotou, čo závisí od odstránenia kontaminovanej alebo oxidačnej vrstvy. Tento prahový efekt je dôležitý pre efektívne čistenie pri zabezpečení bezpečnosti podkladového materiálu. Existuje aj druhý limit pre prítomnosť plazmy. Ak hustota energie prekročí túto hranicu, materiál substrátu sa zničí. Aby sa zabezpečilo účinné čistenie za predpokladu, že sa zabezpečí bezpečnosť materiálu podkladu, parametre lasera sa musia nastaviť podľa situácie tak, aby hustota energie svetelného impulzu bola striktne medzi dvoma prahmi.
Každý laserový impulz odstraňuje určitú hrúbku kontaminovanej vrstvy. Ak je kontaminovaná vrstva silná, na čistenie sa vyžaduje viac impulzov. Počet impulzov potrebných na čistenie povrchu závisí od stupňa kontaminácie povrchu. Dôležitým výsledkom dosiahnutým týmito dvoma prahovými hodnotami je sebakontrola čistenia. Svetelné impulzy s hustotou energie nad prvým prahom vždy odmietnu kontaminanty, kým sa nedosiahne materiál substrátu. Avšak, pretože jeho hustota energie je nižšia ako prah rozpadu materiálu substrátu, substrát nie je poškodený.
