由于物體表面附著物的成分和結(jié)構(gòu)復(fù)雜，激光與之作用的機(jī)理也各不相同，用于對(duì)此作解釋最常用的理論模型有以下幾種：

1.光氣化/光分解

激光器產(chǎn)生的激光，經(jīng)過(guò)光學(xué)系統(tǒng)的聚光可以實(shí)現(xiàn)能量的高度集中，聚焦后的激光束在焦點(diǎn)附近可產(chǎn)生幾千度甚至幾萬(wàn)度的高溫，使物體表面附著物瞬間氣化或分解。

2.光剝離

通過(guò)激光的作用使物體表面附著物受熱膨脹，當(dāng)物體表面附著物的膨脹力大于其與基體之間的吸附力時(shí)，物體表面附著物便會(huì)從物體的表面脫離。

3.光振動(dòng)

利用較高頻率和功率的脈沖激光沖擊物體的表面，在物體表面產(chǎn)生超聲波，超聲波在沖擊中下層硬表面以后返回，與入射聲波發(fā)生干涉，從而產(chǎn)生高能共振波，使污垢發(fā)生微小爆裂、粉碎、脫離基體物質(zhì)表面，當(dāng)物體與表面附著物對(duì)激光束的吸收系數(shù)差別不大，或者表面附著物受熱后會(huì)產(chǎn)生有毒物質(zhì)等情況時(shí)，可以選用這種清洗手段。

目前，激光清洗設(shè)備的結(jié)構(gòu)并沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，需要根據(jù)實(shí)際的清洗方法、基材和污物的種類、清洗要求的效果等因素來(lái)決定，但是，它們?cè)谝恍┗镜慕Y(jié)構(gòu)上還是大致相同的，主要包括激光器、移動(dòng)平臺(tái)、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、半/自動(dòng)控制操作系統(tǒng)及其他輔助系統(tǒng)等部分。