パルスレーザエピタキシャル製造システムのコア原理は、レーザと物質との相互作用及び薄膜の秩序堆積に基づいている。システムは主にパルスレーザ、真空チャンバ、ターゲット、基板加熱器及び監視モジュールから構成される。動作時、高エネルギー密度のパルスレーザー（通常は紫外または深紫外レーザー）はターゲット表面に焦点を当て、瞬間的にターゲットを数千℃以上の温度まで局所的に加熱し、ターゲット原子、イオンまたは分子を励起させて表面から離脱させ、多種の粒子を含むプラズマ「羽輝」を形成する。真空環境または特定のガス雰囲気中で、これらの高エネルギー粒子は直線に沿って加熱された単結晶基板に向かって移動し、基板が提供する格子テンプレートとエネルギー条件によって、基板の結晶構造に従って秩序化され、最終的に基板と格子整合した単結晶薄膜を堆積して形成する。全体の過程で、レーザーのパルス幅、エネルギー密度、繰り返し周波数、および基板温度、キャビティ気圧などのパラメータはすべて精密に調整でき、フィルムの構造と性能の最適化に柔軟な空間を提供した。

単結晶薄膜成長において、パルスレーザエピタキシャル製造システムは顕著な優位性を示した。その1、成分制御が正確である。レーザー光の高エネルギー特性はほとんどすべての固体材料の蒸発を実現することができ、しかもターゲット材料成分は完全に薄膜中に転移することができ、有効に伝統的なスパッタリングなどの技術に現れやすい成分の逸脱問題を回避し、特に多元化合物単結晶薄膜（酸化物、窒化物など）の製造に適し、薄膜の化学量論比の正確性を保障した。

第二に、結晶品質が優れている。プラズマプルーム中の粒子は高い運動エネルギーを持ち、基板表面に堆積すると十分な拡散エネルギーが得られ、原子の秩序配列を促進し、格子欠陥を減少させることができる。同時に、基板温度の正確な制御と格子整合設計により、薄膜と基板は良好なエピタキシャル関係を形成し、単結晶薄膜の結晶完全性と電気、光学性能を著しく向上させる。

その3、成長過程は制御可能である。レーザーパラメータ、基板温度、キャビティ環境を調整することにより、薄膜の成長速度、厚さの正確な制御を実現でき、さらに原子レベルの平坦な超薄膜を製造することができる。また、この技術はヘテロ構造のエピタキシャル成長をサポートし、高温超伝導デバイス、量子デバイスなどの新しいデバイスの製造に可能性を提供している。

その4、互換性が広い。パルスレーザエピタキシャルは、金属、半導体、絶縁体のいずれにおいても、この技術によって対応する単結晶薄膜を製造することができ、成長中の基板への損傷が小さく、さらにその応用シーンを広げた。