用長脈沖激光切割機(jī)照射固體表面時(shí)，將產(chǎn)生線性或非線性吸收，生成等離子體。這種高溫高密度等離子體從固體表面向外噴出，產(chǎn)生燒蝕。通常的激光加工中，從固體表面噴出并膨脹的等離子體會(huì)吸收激光，激光切割機(jī)中激光通過等離子體中的熱傳導(dǎo)，使激光能量注入加工領(lǐng)域。當(dāng)照射激光的脈寬與等離子體的形成時(shí)間相比足夠長時(shí)，激光等離子體頻率與照射激光頻率達(dá)到平衡，即在臨界密度領(lǐng)域被遮蔽，無法再繼續(xù)進(jìn)入物體。這就是所謂的等離子體屏蔽。臨界密度可以用ne=me.w2/（4πe2）來表示。式中me為電子質(zhì)量，e為電子電荷，w為激光頻率。從可見光到近紅外的波長，其臨界密度為l0\21cm-3左右。由于激光切割機(jī)中的激光照射，在固體表面產(chǎn)生的等離子體從表面向外側(cè)膨脹時(shí)的膨脹速度v可以用v≈（z.kbT/mi）1/2來表示。這里的z為離子價(jià)數(shù)，kBT為等離子體溫度，mi為離子質(zhì)量。現(xiàn)在將等離子體溫度設(shè)為幾十電子伏時(shí)，v為～l0\6cm/s,使用lOOfs以下超短脈沖激光時(shí)，飛秒激光持續(xù)時(shí)間與等離子體膨脹時(shí)間相比很短，因此在等離子體臨界密度到達(dá)之前，脈沖能量就可結(jié)束沉積，可以看到等離子體膨脹前，激光切割機(jī)中的激光照射就終止了。避免了常見的等離子體屏蔽現(xiàn)象，提高了能量耦合效率。這也是使用飛秒激光在提高加工精度的同時(shí)又能提高效率的一個(gè)原因。

    在大多數(shù)情況下，準(zhǔn)分子激光切割機(jī)與金屬材料的相互作用呈現(xiàn)較弱的過程。從低碳鋼、紫銅、鏡面鋁板等金屬材料的孔槽加工實(shí)驗(yàn)中可以發(fā)現(xiàn)：‘①加工出的矩形孔（或方孔）棱角倒圓；②直邊彎曲，矩形變桶形；③熔化重凝十分明顯。可見，準(zhǔn)分子激光切割機(jī)與金屬材料相互作用機(jī)理，與C02激光切割機(jī)、YAG激光并無實(shí)質(zhì)性區(qū)別。在作用區(qū)邊緣，可見熔化微滴冷凝后的堆積物。在金屬中的能量輸運(yùn)由熱傳導(dǎo)規(guī)律決定。作為加熱過程涉及熱輸入、熔化、蒸發(fā)、熔池形成與變化，同樣也是小孔效應(yīng)和等離子體屏蔽起了關(guān)鍵作用。所不同點(diǎn)在于，金屬材料對(duì)準(zhǔn)分子激光的吸收率較高，光子穿透深度淺。對(duì)30ns的激光切割機(jī)脈沖而言，熱擴(kuò)散長度只延續(xù)在微米范圍。并且短波長的紫外激光穿透等離子體云的能力比長波長的紅外激光強(qiáng)。激光束誘導(dǎo)的熔化和氣化中，容易產(chǎn)生蒸氣壓力所導(dǎo)致的氣孔0 10um直徑大小的光束和熔化結(jié)構(gòu)在光束入射端有幾個(gè)微米的結(jié)構(gòu)。這可用來對(duì)薄的金屬箔打出在出射端小于1um的孔。熱影響區(qū)（HAZ）的減少和熔化結(jié)構(gòu)的避免可沿短脈沖寬度的思路。飛秒KrF準(zhǔn)分子激光的實(shí)驗(yàn)可以驗(yàn)證這一假設(shè)。

    為了研究同一種材料（PMMA）的激光切割機(jī)過程，有人研究了在不同波長的激光刻蝕下熱效應(yīng)分量的影響。隨著入射能量的增加，溫度升高，熱效應(yīng)分量增加，這是很容易理解的.308nm波長的光子作用在PMMA分子上，大部分能量引起分子轉(zhuǎn)動(dòng)和振動(dòng)能級(jí)的變化，以熱的形式引起溫度升高導(dǎo)致聚合物主鏈的熱解聚。熱解聚隨著入射光強(qiáng)度的增加、溫度升高而加劇，熱影·374·響分量增大；248nm的波長的光子刻蝕PMMA的過程中，光解分量占有一定的比例，成鍵電子吸收光子的部分能量，抑制了溫度的上升和熱解聚，熱效應(yīng)分量減小；193nm波長激光切割機(jī)刻蝕PMMA，光解反應(yīng)的分量進(jìn)一步增加，熱效應(yīng)分量進(jìn)一步減小。至于熱效應(yīng)和光解效應(yīng)對(duì)于給定的波長和聚合物材料所占比例是多少，具體的物理和化學(xué)模型有待進(jìn)一步研究.