在實際的加工應(yīng)用中，電離的產(chǎn)生會被很多商家考慮，在判定是否影響激光切割機正常加工產(chǎn)生的效果，是否激光設(shè)備不能夠加工此材料，經(jīng)過分析激光的強度往往要調(diào)節(jié)至略高于材料的損傷閾值。為了考慮超臨界等離子體加熱，需要建立一個完整的輻射流體動力學(xué)模型，其中應(yīng)該考慮激光切割機的等離子體形成、多次電離、材料狀態(tài)方程、沖擊波產(chǎn)生與輻射冷卻、傳導(dǎo)和等離子體膨脹。現(xiàn)在已有一維的歐拉一拉格朗日程序能夠進行這方面的計算。例如，用強度為I=5×l0\14W/cm2、脈寬為500fs、波長為1053nm的激光輻照熔融石英，該程序計算出來的壓力和溫度見在zui大輻照強度處（t=1ps），通過吸收激光的能量可將材料趨膚層加熱到約12 5eVo因此，激光到達材料表面后，在脈沖期間激光將能量沉積到趨膚層并開始產(chǎn)生電離。在接下來的幾個皮秒內(nèi)，沉積的能量一方面以沖擊波和電子傳導(dǎo)的形式耗散；另一方面，zui初的等離子體通過膨脹離開材料表面并產(chǎn)生輻射，這也要損耗能量。即使在特殊的條件下，也只有大約1m的深度能加熱到～1eV.

    等離子體前緣以2×10\7cm/s的膨脹速度噴出而離開材料表面，這一過程接下去要持續(xù)納秒級的時間.剛開始時，沖擊波向材料內(nèi)部發(fā)射的強度比較大，可達12Mbar，傳播速度可達4.8×l0\5CM/S.但能量損耗也十分快，沖擊波的壓力在開始1UM內(nèi)很快就下降至幾十個千帕，小于材料的屈服應(yīng)力。就是說，這種熱或沖擊影響區(qū)的線度可局限在激光輻照處不到1um的范圍，這就為我們提供了*的加工精度。
    在短脈沖激光切割機材料加工中，臨界密度等離子的形成有一個重要的效應(yīng)。臨界密度面一旦形成，光束在臨界既存在能量被吸收又要發(fā)生反射。對于大多數(shù)情況下的等離子體，由于其標(biāo)長L等于或大于入射光的波長，即L≥r，因此在臨界面存在很強的吸收。等離子體zui大標(biāo)長近似為Lm≈vs-cp，其中離子聲速v=（zkt/mion）1/2≈1×10\6cm/s.這里，我們感興趣的脈寬是小于lOfs，所以對應(yīng)芝zui大標(biāo)長Lmax≈0.1um，比入射光波長小得多。即等離子體吸收一般都較弱，大部分能量在臨界面發(fā)生反射。給出了透明熔融石英面的反射率與入射激光強度的關(guān)系。從中還可以看到，在損傷閾值（≈10\13W/cm2）附近，臨界密度要到脈沖的后期才能形成，所以只有激光脈沖的尾部才經(jīng)歷反射然而，如果改變激光切割機中激光的強度使之高于材料的損傷閾值，臨界密度在脈沖的前沿就能達到，在臨界密度面將超過90%的反射率。通過對反射光波相面的測量證明，光輻照范圍的等離子體zui大標(biāo)長<0.1.

    對于熔融石英材料，采用激光加工，在526nm和1053nm波長、脈寬由lOfs至lOps以上的激光切割機中的激光輻照下，按照上面所描述的等離子體模型計算出來的損傷閾值與實驗測量值進行了比較.理論上定義某點的損傷通量，是該點自由電子的密度要達到等離子體的臨界密度（≈l0\21cm-3）.中的實線是在無可調(diào)參數(shù)的情況下理論上計算的損傷通量。由于多光子電離產(chǎn)生初始電子伴隨的快速雪崩，使理論上預(yù)言的損傷閾值與發(fā)生損傷時實際存在的自由電子密度的關(guān)系不是很大。一個較低的限制條件是傳導(dǎo)電子的能量密度要等于晶格（≈l0\19cm-3）的結(jié)合能。應(yīng)用這個限制條件會使損傷閾值的理論值降低大約20%.當(dāng)脈沖寬度低于loOfs時，理論預(yù)言的損傷閾值漸漸接近于多光子電離的情況。而在長脈沖范圍（z->20ps），數(shù)據(jù)擬合表明損傷閾值與脈寬的依賴關(guān)系正比于r12，因此，在脈沖期間能表現(xiàn)出電子能量轉(zhuǎn)移給晶格以及能量擴散的特征。在自然界，損傷是一種與物質(zhì)表面熔化、沸騰相關(guān)的熱效應(yīng)。對于長脈沖，在沒有嚴重的碰撞電離的情況下，則存在晶格的加熱及隨之的熱損傷。