當激光打標機中準分子激光輻照在材料表面時，可能產生不同的作用機理，這要取決于準分子激光源的波長和材料本身。由于激光打標機中激光束短波長和高的光子能量，大多數材料在表面亞微米表層內吸收入射輻射。這對材料微加工而言是有利的，因為能量的大多數可以耦合到材料內部，能夠被有效地利用到所希望的過程中。當應用準分子激光到材料加工時，“打標”這一詞被用于描述材料受光輻照后的氣化效應。它不特定地表達在這一過程中是物理的還是化學的機理在起作用。通常，有兩個不同類型的燒蝕機理是明顯的：光化學過程和光熱過程，這在后面將敘述。對光化學燒蝕，也稱為“冷加工”，被加工材料是接近無碎片殘骸的狀況，熱效應被限制在產生結構的邊緣。與之相反的情形，熱傳導效應和熔化的產生則是主導機理。
準分子激光打標機機理強烈地依賴于準分子激光波長和材料本身。不依賴于加工過程的結果，在每一種激光打標情形中的主導效應是輻照材料表面極短時間的升溫，這也是不同物理和化學反應的起始點。
按照不同的理論基礎，對打標過程的定量分析主要存在光化學過程理論模型、光熱過程理論模型、SSB理論模型等幾種不同的數學模型。
光熱過程理論模型
D'Couto等認為對于ns級或更長的激光脈寬，光熱過程起主導作用。這種條件下，刻蝕率d可由下面的公式表示：式中，ko為Arrhenius指數因子；E為激活能；R為氣體常數；t為激光輻射區域的平均溫度。結合激光入射方向的一維熱傳導方程式中，aeff為有效吸收系數；F為人射激光能量；Cp為熱容量；X為刻蝕面的空間位置。得到了刻蝕率與入射激光能量間的關系：式中，E*OCECp/R；Fth為閾值能量密度。
在此基礎上獲得的理論曲線與248nm和308nm在較大能量范圍內（O~11j/cm2）對幾種混合高聚物的實驗值得到了很好的符合。
SSB理論模型
該模型是將光化學和光熱過程很好的結合起來的一種模型，是由V.Srini-vasan等人建立的。該模型認為整個過程中的刻蝕率是由光化學和光熱兩部分的刻蝕率共同組成的，通過該模型得到的理論曲線在很大能量范圍內（0~1000J/cm2）與以193nm、248nm刻蝕多種聚合物的實驗數據都較為符合。
根據該模型，當刻蝕能量剛剛高過閾值能量時，是光化學過程起主要作用；但隨著能量的升高（≥0.1j/cm2）后，熱的作用開始增強，兩種機理共同作用，而且其中熱作用會逐漸占據上風。但當熱作用到達一定的值后便不再增加，光化學作用又重新控制著刻蝕過程。
