Az impulzusos Nd: YAG lézertisztítási folyamat a lézer által termelt fényimpulzusok jellemzőire támaszkodik, a nagy intenzitású gerendák, a rövid impulzusú lézerek és a szennyezett rétegek közötti kölcsönhatás által okozott fotofizikai reakciók alapján. Fizikai alapelvei a következőképpen foglalhatók össze:
a) A lézer által kibocsátott sugárzás a kezelt felületen lévő szennyezett rétegbe kerül.
b) A nagy energia felszívódása gyorsan növekvő plazmát képez (erősen ionizált instabil gáz), amely sokkhullámot eredményez.
c) A sokkhullámok a szennyeződések töredékekké válnak, és elutasításra kerülnek.
d) A fényimpulzus szélességének elég rövidnek kell lennie ahhoz, hogy elkerülhető legyen a hőképződés, amely károsítaná a kezelt felületet.
e) A kísérletek azt mutatták, hogy amikor a fém felületén oxid van, a plazma a fémfelületen keletkezik.
A plazma csak akkor keletkezik, ha az energia sűrűsége meghaladja a küszöbértéket, ami attól függ, hogy a szennyezett vagy az oxid réteg eltávolításra kerül. Ez a küszöbhatás fontos a hatékony tisztításhoz, miközben biztosítja a szubsztrát anyag biztonságát. A plazma jelenlétének második küszöbértéke is van. Ha az energia sűrűsége meghaladja ezt a küszöböt, a szubsztrát anyag megsemmisül. Annak érdekében, hogy a szubsztrát anyag biztonságának biztosítása érdekében hatékony tisztítást biztosítsunk, a lézer paramétereket a helyzetnek megfelelően kell beállítani, hogy a fényimpulzus energia sűrűsége szigorúan két küszöbérték között legyen.
Minden lézerimpulzus eltávolítja a szennyezett réteg bizonyos vastagságát. Ha a szennyezett réteg vastag, a tisztításhoz több impulzus szükséges. A felület tisztításához szükséges impulzusok száma a felszíni szennyeződés mértékétől függ. A két küszöbérték fontos eredménye a tisztítás önszabályozása. Az első küszöbértéket meghaladó energia-sűrűségű fényimpulzusok mindig a szennyeződéseket elutasítják, amíg a szubsztrát anyag el nem ér. Mivel azonban az energia sűrűsége alacsonyabb, mint a szubsztrát anyag megsemmisítési küszöbértéke, az aljzat nem sérült.
