激光入射到材料表面上的能量,一部分被材料吸收用于加工;另一部分能量被反射、透射等损失掉。材料对激光的吸收与波长、材料性质、温度、表面状况、偏振特性等因素有关。
材料吸收激光后首先产生的不是热,而是某些质点的过量能量--自由电子的动能、束缚电子的激发能,或者还有过量的声子。这些有序的原始激发能需经历两个步骤才转化为热能。第一步是受激粒子运动的空间和时间随机化。这个过程在粒子的碰撞时间(驰预时间)内完成,这个时间比最短的激光脉冲宽度还短,甚至可短于光波周期。第二步是能量在各质点间的均布,这个过程包含有大量的碰撞和中间状态,而以非金属材料尤甚。其中可能存在若干能量转换机制,每种转换又具有特定的时间常数。例如,金属中受激运动的自由电子通过与晶体点阵的碰撞将多余能量转化为晶体点阵的振动。对于一般激光加工,均可认为材料吸收的光能向热能的转换是瞬间发生的,在这个瞬间内,热能仅作用于材料的激光辐照区。随后通过热传导使热量由高温区流向低温区。