लेजर सफाई का सिद्धांत सामग्री द्वारा लेजर प्रकाश के "चयनात्मक अवशोषण" और ऊर्जा के तात्कालिक और कुशल रूपांतरण में निहित है। लेजर प्रकाश की विशिष्ट तरंग दैर्ध्य के लिए संदूषकों और सब्सट्रेट में अलग-अलग अवशोषण गुणांक होते हैं। लेज़र ऊर्जा को संदूषक द्वारा अवशोषित करने के बाद, इसे तुरंत फोटोथर्मल प्रभाव के माध्यम से ऊष्मा ऊर्जा में परिवर्तित कर दिया जाता है, जिससे संदूषक के तापमान में तेजी से वृद्धि होती है। लेजर सफाई के मुख्य तंत्र में शामिल हैं: लेजर थर्मल एब्लेशन (वाष्पीकरण प्रक्रिया), लेजर थर्मल स्ट्रेस (कंपन प्रक्रिया), और प्लाज्मा शॉक वेव (प्रभाव प्रक्रिया)।
स्पंदित एनडी: YAG लेज़र सफाई, लेज़र द्वारा उत्पन्न प्रकाश स्पंदों की विशेषताओं पर निर्भर करती है, जो उच्च -तीव्रता वाले बीम, लघु{{1}पल्स लेज़र, और संदूषक परत के बीच परस्पर क्रिया के कारण होने वाली फोटोफिजिकल प्रतिक्रिया पर आधारित होती है। इसके भौतिक सिद्धांत को निम्नानुसार संक्षेपित किया जा सकता है: (ए) लेजर द्वारा उत्सर्जित लेजर बीम को उपचारित सतह पर दूषित परत द्वारा अवशोषित किया जाता है; (बी) उच्च ऊर्जा के अवशोषण से तेजी से फैलने वाला प्लाज्मा (एक अत्यधिक आयनित अस्थिर गैस) बनता है, जो एक शॉक वेव उत्पन्न करता है; (सी) शॉक वेव संदूषक को खंडित करती है और उसे हटा देती है; (डी) इलाज की सतह को नुकसान पहुंचाने वाली गर्मी संचय से बचने के लिए पल्स की चौड़ाई काफी कम होनी चाहिए; (ई) प्रयोगों से पता चलता है कि जब धातु की सतह पर ऑक्साइड होते हैं, तो धातु की सतह पर प्लाज्मा उत्पन्न होता है। प्लाज्मा तभी उत्पन्न होता है जब ऊर्जा घनत्व एक सीमा से ऊपर होता है, जो हटाए जाने वाले दूषित पदार्थ या ऑक्साइड परत के स्तर पर निर्भर करता है। यदि ऊर्जा घनत्व सब्सट्रेट सामग्री की क्षति सीमा से अधिक है, तो सब्सट्रेट क्षतिग्रस्त हो जाएगा। सब्सट्रेट सामग्री की सुरक्षा करते हुए प्रभावी सफाई सुनिश्चित करने के लिए, लेजर मापदंडों को साफ की जाने वाली सामग्री और दूषित पदार्थों की विशेषताओं के अनुसार समायोजित किया जाना चाहिए, यह सुनिश्चित करते हुए कि प्रकाश दालों की ऊर्जा घनत्व दो थ्रेशोल्ड के बीच सख्ती से बनी रहे। प्रत्येक लेजर पल्स दूषित परत की एक निश्चित मोटाई को हटा देता है; सतह को साफ करने के लिए आवश्यक दालों की संख्या सतह के संदूषण की डिग्री पर निर्भर करती है। इन दो सीमाओं का एक प्रमुख परिणाम सफाई प्रक्रिया का स्वयं नियंत्रण है। पहली सीमा से ऊपर ऊर्जा घनत्व वाली हल्की दालें तब तक संदूषकों को हटाना जारी रखेंगी जब तक वे सब्सट्रेट सामग्री तक नहीं पहुंच जातीं; हालाँकि, क्योंकि उनकी ऊर्जा घनत्व सब्सट्रेट सामग्री की क्षति सीमा से कम है, सब्सट्रेट क्षतिग्रस्त नहीं होगा।
लेजर पैरामीटर सफाई प्रभाव को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करते हैं। प्रमुख लेजर मापदंडों जैसे कि लेजर तीव्रता, तरंग दैर्ध्य, पल्स चौड़ाई और घटना कोण को दूषित निष्कासन सीमा और सब्सट्रेट क्षति सीमा के बीच संचालित करने के लिए अनुकूलित करने की आवश्यकता है, जिससे सब्सट्रेट को नुकसान पहुंचाए बिना प्रभावी सफाई सुनिश्चित हो सके। स्कैनिंग गति, लेजर पावर, पल्स फ्रीक्वेंसी और स्कैन की संख्या जैसे लेजर प्रक्रिया मापदंडों का संयोजन सफाई व्यवहार को प्रभावित करता है।
