超短脉冲（≤lOOfs）激光雕刻切割加工，是利用脉冲能量将原子从材料表面强行“拉”出达到刻蚀加工的。我们知道，要从固体材料中“拉，，出一个原子，需满足的一个zui基本的条件是：入射的能量必须大于那个原子的结合能。对于超短脉冲激光雕刻切割机加工来说，在“拉”出原子之前先经历原子的快速电离过程。比如，当100激光雕刻切割机脉冲的激光强度超过10\13W/cm2时，对于任何材料来说，脉冲结束前就会被电离。在脉冲上升期间，激光雕刻切割机中激光诱导多光子电离产生的自由电子，经激光雕刻切割机电场快速加速后获得足够高的动能远离材料表面被电离的原子。当这些自由电子与材料表面离子形成的静电势（电荷分离场）超过该原子的结合能时，该原子被“拉’’出材料表面。因此，在整个脉冲期间，材料表面将形成等离子体层。等离子体的形成过程需要通过含时的电子能量分布函数来描述，比平衡等离子体的Maxwell分布要复杂得多。
当材料的结合能（band gap energy，带隙势能）远大于脉冲的单光子能量时，即UI》hw，描述传导电子加热和碰撞电离的电子分布函数N（e，t）由Fokker-Planck方程确定：式中，e是电子的动能，在时间艺动能在e一￡+d￡的电子数目由N（e，艺）d￡给出；方程左边第二项表示由于焦耳加热、声子非弹性散射以及电子能量扩散引起的电子分布的变化。电子的焦耳加热率由下式表示：式中，Es（t）为激光雕刻切割机电场强度。材料中导带电子的交流传导率式中，m*是导带电子的有效质量；t（e）是与电子一声子输运（动量）的散射率有关的量，即ym（e）一1／t（e），且与电子的能量有关。也可以将（6-25）式改写成是自由电子的振动能，单位为eV；电子与晶格的有效碰撞频率。
激光雕刻切割机的应用都有着一个标准化的参数，在这种条件下，电子参数的有效质量m*与静止质量me几乎是相等的。比如，对于S102材料，激光雕刻切割机的电子一声子输运的动量散射率v（e）在2~10fs-1内的变化范围为1~lOeV.因此，对激光波长为1064nm、功率密度为l0\13w/cm2的脉冲激光雕刻切割机，单个电子的加热率一般在几个eV/fs的量级。
方程（6-24）的中括号里第二项y（e）EpN（e，f）表示从电子到晶格的能量转换率，其中e是单个声子的能量，y（e）是电子一声子能量转换为晶格能量的几率。对于lTW/cm2量级的脉冲，电子加热率Rj（e，t）比转换为晶格能量的几率y（e）e（≈O.OleV/ps）大的多。
D（e，t）a N/ae项表示电子的能量扩散，其中扩散系数为D（e，t）=2eRj（e，t）.
方程（6-24）的右边为电子源项，反映过程中电子的产生和消失（复合）.S（e，t）de表示在时间t、产生动能范围在e→e+d的电子总数。刻蚀过程伴随的自由电子主要是通过多光子电离和碰撞电离产生的。当电子在激光场中加速的能量远高于材料原子电离势能u时，这些电子还可能通过与邻近的原子发生碰撞电离，再次产生自由电子。例如，激光雕刻切割机一个动能为eo=2e+U的入射电子，zui终可能产生两个能量为s的电子和势能为u的离子。碰撞电离速率由Keldysh公式计算，即式中，x为碰撞电离的比例常数，比如熔融石英，对于能量<lOOeV的入射电子x=1.5×l015 S-1.
