Зовнішній оптичний шлях машини для лазерного різання в основному використовує систему літаючого оптичного шляху. Лазерний промінь, випромінюваний лазерним генератором, проходить через дзеркала 1, 2 і 3 до фокусуючої лінзи ріжучої головки, де він фокусується, утворюючи пляму на поверхні матеріалу, що обробляється. Дзеркало 1 закріплено на корпусі машини; дзеркало 2 на поперечині рухається по осі x- разом з поперечиною; а дзеркало 3 на осі z- рухається по осі y- разом із віссю z-. Як видно з діаграми, під час процесу різання довжина оптичного шляху постійно змінюється, оскільки поперечна балка рухається по осі x-, а частина осі z- — по осі y-.
В даний час через витрати на виробництво та інші фактори лазерні промені, випромінювані цивільними лазерними генераторами, мають певний кут розбіжності і є «конічними». Коли висота «конуса» змінюється (еквівалентно зміні довжини оптичного шляху машини для лазерного різання), площа поперечного-перерізу променя на поверхні фокусуючої лінзи також змінюється відповідно. Крім того, світло має хвильові властивості, тому дифракція неминуча. Дифракція призводить до того, що промінь розповсюджується вбік під час поширення. Це явище існує в усіх оптичних системах і визначає теоретичні межі продуктивності цих систем. Завдяки конічній формі гаусового променя та дифракції світлових хвиль діаметр променя, що діє на поверхню лінзи, постійно змінюється зі зміною довжини оптичного шляху. Це спричиняє зміни у фокусному розмірі та глибині, але мало впливає на фокусне положення. Якщо фокусний розмір і глибина змінюються під час безперервної обробки, це неминуче матиме значний вплив на процес. Наприклад, це може спричинити непостійну ширину пропилу, неповне різання за однакової потужності різання або навіть абляцію матеріалу.
