對于不同脈寬的激光切割機脈沖，多光子電離到雪崩式電離的比例會發生變化。對于較短的激光切割機脈寬，多光子電離將貢獻一個相對較大的電子密度；而對于較長的激光切割機脈寬，雪崩電離的貢獻將起支配作用，是先今激光切割機脈寬的一種主流，也是激光切割機未來市場的發展趨勢。在任何情況下，電子密度增至臨界值Nc時達到飽和。臨界密度定義為等離子體特征頻率等于激光切割機頻率時所對應的電子密度．即臨界密度為Nc=πmec2/e2/r2,其中r為激光波長，單位為um.比如，波長為1.064um的激光，對應的臨界密度為Nc=0.98X10\21cm-3.電子密度與臨界密度的比值Ne/Nc=wp2/w2.

    在電磁波和等離子體相互作用中，臨界密度起著極其重要的作用。考慮碰撞效應的等離子體的介電函數可表示為介電函數決定了電磁波在等離子體中的折射系數和能量吸收。對于激光斜入封的情況，吸收和反射可通過菲涅爾公式來計算；而激光正入射時，吸收系數A、反射系數R和透射系數T分別為吸收系數是一種近似表示，只適用于密度較低的等離子體，碰撞頻率v<w。在臨界密度處，介電函數變成ecr（w）=1-1/（l+ivm/w）o如果等離子體的溫度較低．激光切割機碰撞頻率沒有可靠的理論估計值，只能將它怍為一個可調整的參數，以便再與實驗數據進行擬合。而在較高的等離子體溫度時，可以采用Spiter公式來計算電子的碰撞頻率：式中．T是溫度，單位eV；A是庫侖對數。當等離子體接近固體密度時，該式只適用于大約50eV以上的溫度情況。對于較低的溫度，每德拜球內的粒子數目較少．電子的碰撞頻率可接近于等離子體的特征頻率，此時的激光切割機的脈寬采用的就是雪崩式工作原理。
    激光切割機的數值解和對實驗數據進行擬合給出的熔融激光切割技術的石英雪崩系數注意具有能量通量的量綱。在激光切割機的使用中，由于其采用的是激光切割機的高性能的使用方法，隔空操作，因此在使用技術一定要對激光切割數值有著正確的理解，方能產生*的切割效果。

    許多鎖模的短脈沖激光，其時間分布具有如下形式，得到這是一個非常有用的解析表達式，對于單原子的多光子電離率W（t），由它可從多光子電離和碰撞電離給出的表達式預言隨時間變化的電子密度。
    給出了峰值強度為lOTW/cm2、lOOfs脈沖激光入射熔融石英時電子密度的變化。為了便于分析，激光切割機脈沖的時間波形和由多光子電離產生的電子密度均單獨包含在圖中。因為多光子電離強烈地依賴于激光強度，所以自由電子的產生主要發生在脈沖的峰值處。在lOOfs的脈沖時間里，多光子電離可產生足夠數量的自由電子。當多光子電離產生的電子密度接近l017 Cm-3時，碰撞電離的速率開始超過多光子電離的速率。多光子電離一旦產生了一個很高的自由電子密度，材料就不再具有絕緣介質的特性。高密度的自由電子就會類似于金屬或等離子體那樣，通過逆韌致加熱（焦耳加熱）吸收激光的能量。正是由于這種原因，使得采用超短脈沖激光切割機加工絕緣材料和金屬材料時表現出相似的行為和表面形態。實際上，在脈沖起始的幾十飛秒內絕緣介質在物態方面相當于轉變為金屬材料的狀態。當脈沖峰值過后，激光切割機強度開始減小，多光子電離和碰撞電離都將停止，但自由電子密度此時還保持不變。