超短脈沖（≤lOOfs）激光雕刻切割加工，是利用脈沖能量將原子從材料表面強行“拉”出達到刻蝕加工的。我們知道，要從固體材料中“拉，，出一個原子，需滿足的一個zui基本的條件是：入射的能量必須大于那個原子的結合能。對于超短脈沖激光雕刻切割機加工來說，在“拉”出原子之前先經歷原子的快速電離過程。比如，當100激光雕刻切割機脈沖的激光強度超過10\13W/cm2時，對于任何材料來說，脈沖結束前就會被電離。在脈沖上升期間，激光雕刻切割機中激光誘導多光子電離產生的自由電子，經激光雕刻切割機電場快速加速后獲得足夠高的動能遠離材料表面被電離的原子。當這些自由電子與材料表面離子形成的靜電勢（電荷分離場）超過該原子的結合能時，該原子被“拉’’出材料表面。因此，在整個脈沖期間，材料表面將形成等離子體層。等離子體的形成過程需要通過含時的電子能量分布函數來描述，比平衡等離子體的Maxwell分布要復雜得多。

       當材料的結合能（band gap energy，帶隙勢能）遠大于脈沖的單光子能量時，即UI》hw，描述傳導電子加熱和碰撞電離的電子分布函數N（e，t）由Fokker-Planck方程確定：式中，e是電子的動能，在時間藝動能在e一￡+d￡的電子數目由N（e，藝）d￡給出；方程左邊第二項表示由于焦耳加熱、聲子非彈性散射以及電子能量擴散引起的電子分布的變化。電子的焦耳加熱率由下式表示：式中，Es（t）為激光雕刻切割機電場強度。材料中導帶電子的交流傳導率式中，m*是導帶電子的有效質量；t（e）是與電子一聲子輸運（動量）的散射率有關的量，即ym（e）一1／t（e），且與電子的能量有關。也可以將（6-25）式改寫成是自由電子的振動能，單位為eV；電子與晶格的有效碰撞頻率。

       激光雕刻切割機的應用都有著一個標準化的參數，在這種條件下，電子參數的有效質量m*與靜止質量me幾乎是相等的。比如，對于S102材料，激光雕刻切割機的電子一聲子輸運的動量散射率v（e）在2~10fs-1內的變化范圍為1~lOeV.因此，對激光波長為1064nm、功率密度為l0\13w/cm2的脈沖激光雕刻切割機，單個電子的加熱率一般在幾個eV/fs的量級。
       方程（6-24）的中括號里第二項y（e）EpN（e，f）表示從電子到晶格的能量轉換率，其中e是單個聲子的能量，y（e）是電子一聲子能量轉換為晶格能量的幾率。對于lTW/cm2量級的脈沖，電子加熱率Rj（e，t）比轉換為晶格能量的幾率y（e）e（≈O.OleV/ps）大的多。
           D（e，t）a N/ae項表示電子的能量擴散，其中擴散系數為D（e，t）=2eRj（e，t）.
    方程（6-24）的右邊為電子源項，反映過程中電子的產生和消失（復合）.S（e，t）de表示在時間t、產生動能范圍在e→e+d的電子總數。刻蝕過程伴隨的自由電子主要是通過多光子電離和碰撞電離產生的。當電子在激光場中加速的能量遠高于材料原子電離勢能u時，這些電子還可能通過與鄰近的原子發生碰撞電離，再次產生自由電子。例如，激光雕刻切割機一個動能為eo=2e+U的入射電子，zui終可能產生兩個能量為s的電子和勢能為u的離子。碰撞電離速率由Keldysh公式計算，即式中，x為碰撞電離的比例常數，比如熔融石英，對于能量<lOOeV的入射電子x=1.5×l015 S-1.