O caminho óptico externo de uma máquina de corte a laser emprega principalmente um sistema de caminho óptico voador. O feixe de laser emitido pelo gerador de laser passa pelos espelhos 1, 2 e 3 até a lente de foco na cabeça de corte, onde é focado para formar um ponto na superfície do material a ser processado. O espelho 1 é fixado ao corpo da máquina; o espelho 2 na travessa se move no eixo x-junto com a travessa; e o espelho 3 no eixo-z se move no eixo-y junto com o eixo-z. Como pode ser visto no diagrama, durante o processo de corte, o comprimento do caminho óptico muda constantemente à medida que a viga mestra se move no eixo x-e a porção do eixo-z se move no eixo-y.
Atualmente, devido aos custos de fabricação e outros fatores, os feixes de laser emitidos pelos geradores de laser civis possuem um certo ângulo de divergência e são “cônicos”. Quando a altura do "cone" muda (equivalente a uma mudança no comprimento do caminho óptico da máquina de corte a laser), a área-da seção transversal do feixe na superfície da lente de foco também muda de acordo. Além disso, a luz tem propriedades ondulatórias, portanto, a difração é inevitável. A difração faz com que o feixe se espalhe lateralmente durante a propagação. Este fenômeno existe em todos os sistemas ópticos e determina os limites teóricos de desempenho destes sistemas. Devido à forma cônica de um feixe gaussiano e à difração das ondas de luz, o diâmetro do feixe que atua na superfície da lente muda constantemente à medida que o comprimento do caminho óptico varia. Isto causa alterações no tamanho focal e na profundidade, mas tem pouco impacto na posição focal. Se o tamanho focal e a profundidade mudarem durante o processamento contínuo, isso terá inevitavelmente um impacto significativo no processo. Por exemplo, pode causar larguras de corte inconsistentes, corte incompleto com a mesma potência de corte ou até mesmo ablação do material.
