碰撞激光切割機電離的源項可寫成式中，4/n/（2e+U）y，（2e+U）表示通過碰撞電離產生的、能量在e—e+de內酌激光切割機電子數，而N（e，t）vi（e）表示能量在ee+ck內消失的電子（通過電子一激光切割機離子復合）.vi因此，總的源項可以表示成對于孤立原子的光致電離，源項S（s，t）Pide已廣泛地研究過。如果激光切割機材料帶隙（能量）比光子能量大得不多，即U IP且沒有中間諧振，則可使用簡單的微擾方法.其中K是電離原子所需要的光子數，是多光子電離截面，i是光子流（光子數/cm2s）.由此產生的電子能量e=Khv-u。這種情況的一個典型例子就是由532nm波長激光切割機輻照的熔融石英，電離一個si分子（u=9eV）需要四個2.33eV的光子，其電離截面類似于NaCl的測量值．即o=2×10 -114 Cm8/s3.如果存在中間的多光子諧振，則需要更復雜的表達式來確定其電離率。如果帶隙勢能u IP大約小于自由電子振動能的兩倍（u<2u）時，微擾方法已不能再用。在這種情況下，存在多光子吸收（通常大于6個光子）和更高階的物理過程，比如，閾上電離等。此時，光致電離則需要用的隧穿理論來描述。

    在電子加熱的速率比能量轉移給晶格的速率大得多的情況下，可以得到一個非常有用的關于總電子密度N（藝）的近似解。
    將方程（6-25）～（6-28）代入方程（6-24）并對能量積分，就可以寫出隨時間變化的激光切割機電子密度：包含了與電子加熱和碰撞電離有關的所有條件，P（I）是光致電是原子的初始密度；W（藝）是單原子的光致電離率。至此，方程（6-31）可很容易求解.
    一方面，由于脈沖持續時間只有飛秒量級，遠小于材料中受激電子通過轉移、轉化等形式的能量釋放時間，從根本上避免了熱擴散的存在和影響。另一方-376，由于飛秒脈沖峰值功率非常之高，焦點位置的功率密度大于10\15W/cm2，它所產生的電場強度可與原子內部的庫侖束縛場相比擬。此時，電子受激的動力學過程已不能用傳統線性共振吸收得到解釋，原子的非線性特征將顯得更加重要。一般來說，在外界強場條件作用下的電子受激方式可分為多光子吸收、隧道電離和超勢壘電離等幾種。通常情況下，在飛秒激光作用過程中，電子通過對激光切割機的入射激光的多光子非線性吸收方式獲得受激能量。總之，飛秒激光切割機憑借固有的超短和*特性，較傳統激光加工具有許多不可比擬的*優勢，主要表現為以下幾個方面。

    加工過程的非熱熔性這是飛秒加工的zui重要特征。飛秒激光在極短的時間和極小的空間內與物質相互作用，由于沒有能量擴散等影響，向作用區域內集中注入的能量獲得有效的高度積蓄，大大提高了激光能量的利用效率。作用區域內的溫度在瞬間內急劇上升，并將遠遠超過材料的熔化和氣化溫度值，使得物質發生高度電離，zui終處于*的高溫、高壓和高密度的等離子體狀態。此時，材料內部原有的束縛力已不足以遏止高密度離子、電子氣的迅速膨脹，zui終使得作用區域內的材料以等離子體向外噴發的形式得以去除。由于等離子體的噴發幾乎帶走了原有全部的熱量，作用區域內的溫度獲得驟然下降，大致恢復到激光切割機作用前的溫度狀態。在這一過程中嚴格避免了熱熔化的存在，實現了相對意義上的“冷”加工，大大減弱和消除了傳統加工中熱效應帶來的諸多負面影響。將材料的熱擴散系數設為D，激光的脈寬設為c，激光切割機在照射時的熱擴散長lD可以用lD=（D.T1）1/2表示。這里的D=kT/（p.cp），kt、p、cp分別表示熱傳導率、密度及熱容量。即使是熱擴散系數大的金屬，熱擴散長度lD在lps時間內也只有lOnm.金屬表面吸收激光的長度只有表皮厚度左右（數納米），脈寬為lOOfs時，激光照射時的熱擴散可以忽略。因此，能量只在照射區積蓄，可以達到以往激光加工所無法達到的高溫高密度狀態。