Quá trình làm sạch xung Nd: YAG dựa trên các đặc tính của các xung ánh sáng do laser tạo ra, dựa trên các phản ứng quang hóa gây ra bởi sự tương tác giữa các chùm cường độ cao, các xung xung ngắn và các lớp bị ô nhiễm. Nguyên tắc vật lý của nó có thể được tóm tắt như sau:
a) Chùm tia phát ra từ laser được hấp thụ bởi lớp ô nhiễm trên bề mặt cần xử lý.
b) Hấp thụ năng lượng lớn tạo thành plasma mở rộng nhanh chóng (một loại khí không ổn định bị ion hóa cao) tạo ra sóng xung kích.
c) Sóng xung kích làm cho các chất ô nhiễm trở thành các mảnh vỡ và bị loại bỏ.
d) Độ rộng xung ánh sáng phải đủ ngắn để tránh tích tụ nhiệt làm hỏng bề mặt được xử lý.
e) Các thí nghiệm đã chỉ ra rằng khi có một oxit trên bề mặt kim loại, plasma được tạo ra trên bề mặt kim loại.
Plasma chỉ được tạo ra khi mật độ năng lượng vượt quá ngưỡng, điều này phụ thuộc vào lớp ô nhiễm hoặc lớp oxit bị loại bỏ. Hiệu ứng ngưỡng này rất quan trọng để làm sạch hiệu quả trong khi vẫn đảm bảo sự an toàn của vật liệu nền. Ngoài ra còn có một ngưỡng thứ hai cho sự hiện diện của plasma. Nếu mật độ năng lượng vượt quá ngưỡng này, vật liệu nền sẽ bị phá hủy. Để đảm bảo làm sạch hiệu quả trong tiền đề đảm bảo an toàn cho vật liệu nền, các thông số laser phải được điều chỉnh theo tình huống sao cho mật độ năng lượng của xung ánh sáng nằm giữa hai ngưỡng.
Mỗi xung laser loại bỏ một độ dày nhất định của lớp bị ô nhiễm. Nếu lớp ô nhiễm dày, cần nhiều xung để làm sạch. Số lượng xung cần thiết để làm sạch bề mặt phụ thuộc vào mức độ ô nhiễm bề mặt. Một kết quả quan trọng được tạo ra bởi hai ngưỡng là sự tự kiểm soát việc làm sạch. Các xung ánh sáng có mật độ năng lượng trên ngưỡng đầu tiên sẽ luôn loại bỏ các chất gây ô nhiễm cho đến khi đạt được vật liệu nền. Tuy nhiên, vì mật độ năng lượng của nó thấp hơn ngưỡng phá hủy của vật liệu nền, nên chất nền không bị hư hại.
