Princippet for laserrensning ligger i den "selektive absorption" af laserlys af materialer og den øjeblikkelige og effektive omdannelse af energi. Forurenende stoffer og substratet har forskellige absorptionskoefficienter for specifikke bølgelængder af laserlys. Efter at laserenergien er absorberet af forureningen, omdannes den øjeblikkeligt til varmeenergi gennem en fototermisk effekt, hvilket forårsager en hurtig stigning i forureningens temperatur. De vigtigste mekanismer ved laserrensning omfatter: termisk laserablation (fordampningsproces), termisk laserbelastning (vibrationsproces) og plasmachokbølge (påvirkningsproces).
Pulseret Nd:YAG-laserrensning er afhængig af karakteristikaene af lysimpulserne genereret af laseren, baseret på den fotofysiske reaktion forårsaget af interaktionen mellem høj-intensitetsstrålen, kort-pulslaseren og det forurenende lag. Dets fysiske princip kan opsummeres som følger: (a) Laserstrålen, der udsendes af laseren, absorberes af det forurenende lag på overfladen, der skal behandles; (b) Absorptionen af høj energi danner et hurtigt ekspanderende plasma (en stærkt ioniseret ustabil gas), der genererer en stødbølge; (c) Chokbølgen fragmenterer forureningen og fjerner den; (d) Pulsbredden skal være kort nok til at undgå varmeakkumulering, der beskadiger den behandlede overflade; (e) Eksperimenter viser, at når der er oxider på metaloverfladen, dannes plasma på metaloverfladen. Plasma genereres kun, når energitætheden er over en tærskel, som afhænger af niveauet af forurening eller oxidlag, der fjernes. Hvis energitætheden overstiger substratmaterialets skadetærskel, vil substratet blive beskadiget. For at sikre effektiv rengøring og samtidig beskytte substratmaterialet, skal laserparametre justeres i henhold til egenskaberne af det materiale, der renses, og forureningerne, hvilket sikrer, at energitætheden af lysimpulserne forbliver strengt mellem to tærskler. Hver laserimpuls fjerner en vis tykkelse af forureningslaget; antallet af pulser, der kræves for at rense overfladen, afhænger af graden af overfladeforurening. En nøglekonsekvens af disse to tærskler er selvkontrollen af rengøringsprocessen.- Lysimpulser med energitætheder over den første tærskel vil fortsætte med at fjerne forurenende stoffer, indtil de når substratmaterialet; men fordi deres energitæthed er under substratmaterialets skadetærskel, vil substratet ikke blive beskadiget.
Laserparametre påvirker renseeffekten markant. Nøglelaserparametre såsom laserintensitet, bølgelængde, pulsbredde og indfaldsvinkel skal optimeres for at fungere mellem tærsklen for fjernelse af forurening og tærskelværdien for substratskade, hvilket sikrer effektiv rengøring uden at beskadige substratet. Kombinationer af laserprocesparametre såsom scanningshastighed, lasereffekt, pulsfrekvens og antal scanninger påvirker rengøringsadfærden.
