Calea optică externă a unei mașini de tăiat cu laser utilizează în primul rând un sistem de cale optică zburătoare. Raza laser emisă de generatorul laser trece prin oglinzile 1, 2 și 3 către lentila de focalizare de pe capul de tăiere, unde este focalizat pentru a forma o pată pe suprafața materialului de prelucrat. Oglinda 1 este fixată pe corpul mașinii; oglinda 2 de pe traversa se deplasează pe axa x- împreună cu traversa; iar oglinda 3 de pe axa z-se mișcă pe axa-y împreună cu axa z-. După cum se poate vedea din diagramă, în timpul procesului de tăiere, lungimea căii optice se modifică în mod constant pe măsură ce traversa se mișcă pe axa x-și porțiunea axei z-se mișcă pe axa y-.
În prezent, din cauza costurilor de producție și a altor factori, fasciculele laser emise de generatoarele laser civile au un anumit unghi de divergență și sunt „conice”. Când se modifică înălțimea „conului” (echivalent cu o modificare a lungimii căii optice a mașinii de tăiat cu laser), aria secțiunii transversale a fasciculului de pe suprafața lentilei de focalizare se modifică, de asemenea, în consecință. În plus, lumina are proprietăți de undă, prin urmare, difracția este inevitabilă. Difracția face ca fasciculul să se răspândească lateral în timpul propagării. Acest fenomen există în toate sistemele optice și determină limitele teoretice de performanță ale acestor sisteme. Datorită formei conice a fasciculului gaussian și a difracției undelor luminoase, diametrul fasciculului care acționează pe suprafața lentilei se modifică în mod constant pe măsură ce lungimea căii optice variază. Acest lucru provoacă modificări ale mărimii focale și adâncimii, dar are un impact redus asupra poziției focale. Dacă dimensiunea focală și adâncimea se modifică în timpul procesării continue, va avea inevitabil un impact semnificativ asupra procesului. De exemplu, poate cauza lățimi inconsecvente de tăiere, tăiere incompletă la aceeași putere de tăiere sau chiar ablație a materialului.
