Il percorso ottico esterno di una macchina da taglio laser utilizza principalmente un sistema di percorso ottico volante. Il raggio laser emesso dal generatore laser passa attraverso gli specchi 1, 2 e 3 fino alla lente di focalizzazione della testa di taglio, dove viene focalizzato per formare un punto sulla superficie del materiale da lavorare. Lo specchio 1 è fissato al corpo macchina; lo specchio 2 sulla traversa si muove sull'asse x-insieme alla traversa; e lo specchio 3 sull'asse z- si sposta sull'asse y-insieme all'asse z-. Come si può vedere dal diagramma, durante il processo di taglio, la lunghezza del percorso ottico cambia costantemente mentre la traversa si sposta sull'asse x-e la porzione dell'asse z-si sposta sull'asse y-.
Attualmente, a causa dei costi di produzione e di altri fattori, i raggi laser emessi dai generatori laser civili hanno un certo angolo di divergenza e sono "conici". Quando l'altezza del "cono" cambia (equivalente a una variazione della lunghezza del percorso ottico della macchina per il taglio laser), cambia di conseguenza anche l'area della sezione trasversale del raggio sulla superficie della lente di focalizzazione. Inoltre, la luce ha proprietà ondulatorie, quindi la diffrazione è inevitabile. La diffrazione fa sì che il raggio si diffonda lateralmente durante la propagazione. Questo fenomeno esiste in tutti i sistemi ottici e determina i limiti teorici delle prestazioni di questi sistemi. A causa della forma conica del fascio gaussiano e della diffrazione delle onde luminose, il diametro del fascio che agisce sulla superficie della lente cambia costantemente al variare della lunghezza del percorso ottico. Ciò provoca cambiamenti nella dimensione focale e nella profondità, ma ha un impatto minimo sulla posizione focale. Se la dimensione focale e la profondità cambiano durante l'elaborazione continua, ciò avrà inevitabilmente un impatto significativo sul processo. Ad esempio, potrebbe causare larghezze di taglio incoerenti, taglio incompleto con la stessa potenza di taglio o addirittura ablazione del materiale.
