Pulsacyjne czyszczenie laserowe opiera się na charakterystyce impulsów świetlnych generowanych przez laser i opiera się na reakcji fotofizycznej wywołanej interakcją pomiędzy wiązką o wysokiej-intensywności, laserem o krótkim-impulsie i warstwą zanieczyszczeń. Jego zasadę fizyczną można podsumować w następujący sposób:
(a) Wiązka laserowa emitowana przez laser jest pochłaniana przez warstwę zanieczyszczeń na obrabianej powierzchni.
(b) Absorpcja wysokiej energii powoduje powstanie szybko rozszerzającej się plazmy (silnie zjonizowanego, niestabilnego gazu), generującej falę uderzeniową.
(c) Fala uderzeniowa rozbija i usuwa zanieczyszczenia.
d) Szerokość impulsu musi być wystarczająco krótka, aby uniknąć gromadzenia się ciepła, które mogłoby uszkodzić obrabianą powierzchnię.
(e) Doświadczenia pokazują, że plazma wytwarza się na powierzchniach metali, gdy obecne są tlenki.
Plazma jest generowana tylko wtedy, gdy gęstość energii przekracza próg, który zależy od poziomu usuwanego zanieczyszczenia lub tlenku. Ten efekt progowy ma kluczowe znaczenie dla skutecznego czyszczenia przy jednoczesnym zapewnieniu bezpieczeństwa materiału podłoża. Istnieje również drugi próg wytwarzania plazmy. Jeśli gęstość energii przekroczy ten próg, materiał podłoża zostanie uszkodzony. Aby zapewnić skuteczne czyszczenie przy jednoczesnym zachowaniu bezpieczeństwa materiału podłoża, parametry lasera muszą być tak dobrane, aby gęstość energii impulsu świetlnego utrzymywała się ściśle pomiędzy tymi dwoma progami. Każdy impuls lasera usuwa warstwę zanieczyszczeń o określonej grubości. Jeśli warstwa zanieczyszczeń jest gruba, do czyszczenia potrzebne są wielokrotne impulsy. Liczba impulsów potrzebnych do oczyszczenia powierzchni uzależniona jest od stopnia zabrudzenia powierzchni. Ważną konsekwencją tych dwóch progów jest-samokontrola procesu czyszczenia. Impulsy świetlne o gęstości energii wyższej niż pierwszy próg będą w dalszym ciągu usuwać zanieczyszczenia, aż dotrą do materiału podłoża. Jednakże, ponieważ ich gęstość energii jest niższa od progu uszkodzenia materiału podłoża, podłoże nie zostanie uszkodzone.