碰撞激光切割机电离的源项可写成式中，4/n/（2e+U）y，（2e+U）表示通过碰撞电离产生的、能量在e—e+de内酌激光切割机电子数，而N（e，t）vi（e）表示能量在ee+ck内消失的电子（通过电子一激光切割机离子复合）.vi因此，总的源项可以表示成对于孤立原子的光致电离，源项S（s，t）Pide已广泛地研究过。如果激光切割机材料带隙（能量）比光子能量大得不多，即U IP且没有中间谐振，则可使用简单的微扰方法.其中K是电离原子所需要的光子数，是多光子电离截面，i是光子流（光子数/cm2s）.由此产生的电子能量e=Khv-u。这种情况的一个典型例子就是由532nm波长激光切割机辐照的熔融石英，电离一个si分子（u=9eV）需要四个2.33eV的光子，其电离截面类似于NaCl的测量值．即o=2×10 -114 Cm8/s3.如果存在中间的多光子谐振，则需要更复杂的表达式来确定其电离率。如果带隙势能u IP大约小于自由电子振动能的两倍（u<2u）时，微扰方法已不能再用。在这种情况下，存在多光子吸收（通常大于6个光子）和更高阶的物理过程，比如，阈上电离等。此时，光致电离则需要用的隧穿理论来描述。
在电子加热的速率比能量转移给晶格的速率大得多的情况下，可以得到一个非常有用的关于总电子密度N（艺）的近似解。
将方程（6-25）～（6-28）代入方程（6-24）并对能量积分，就可以写出随时间变化的激光切割机电子密度：包含了与电子加热和碰撞电离有关的所有条件，P（I）是光致电是原子的初始密度；W（艺）是单原子的光致电离率。至此，方程（6-31）可很容易求解.
一方面，由于脉冲持续时间只有飞秒量级，远小于材料中受激电子通过转移、转化等形式的能量释放时间，从根本上避免了热扩散的存在和影响。另一方-376，由于飞秒脉冲峰值功率非常之高，焦点位置的功率密度大于10\15W/cm2，它所产生的电场强度可与原子内部的库仑束缚场相比拟。此时，电子受激的动力学过程已不能用传统线性共振吸收得到解释，原子的非线性特征将显得更加重要。一般来说，在外界强场条件作用下的电子受激方式可分为多光子吸收、隧道电离和超势垒电离等几种。通常情况下，在飞秒激光作用过程中，电子通过对激光切割机的入射激光的多光子非线性吸收方式获得受激能量。总之，飞秒激光切割机凭借固有的超短和*特性，较传统激光加工具有许多不可比拟的*优势，主要表现为以下几个方面。
加工过程的非热熔性这是飞秒加工的zui重要特征。飞秒激光在极短的时间和极小的空间内与物质相互作用，由于没有能量扩散等影响，向作用区域内集中注入的能量获得有效的高度积蓄，大大提高了激光能量的利用效率。作用区域内的温度在瞬间内急剧上升，并将远远超过材料的熔化和气化温度值，使得物质发生高度电离，zui终处于*的高温、高压和高密度的等离子体状态。此时，材料内部原有的束缚力已不足以遏止高密度离子、电子气的迅速膨胀，zui终使得作用区域内的材料以等离子体向外喷发的形式得以去除。由于等离子体的喷发几乎带走了原有全部的热量，作用区域内的温度获得骤然下降，大致恢复到激光切割机作用前的温度状态。在这一过程中严格避免了热熔化的存在，实现了相对意义上的“冷”加工，大大减弱和消除了传统加工中热效应带来的诸多负面影响。将材料的热扩散系数设为D，激光的脉宽设为c，激光切割机在照射时的热扩散长lD可以用lD=（D.T1）1/2表示。这里的D=kT/（p.cp），kt、p、cp分别表示热传导率、密度及热容量。即使是热扩散系数大的金属，热扩散长度lD在lps时间内也只有lOnm.金属表面吸收激光的长度只有表皮厚度左右（数纳米），脉宽为lOOfs时，激光照射时的热扩散可以忽略。因此，能量只在照射区积蓄，可以达到以往激光加工所无法达到的高温高密度状态。
