Vnější optická dráha laserového řezacího stroje primárně využívá systém létající optické dráhy. Laserový paprsek vysílaný z laserového generátoru prochází zrcadly 1, 2 a 3 do zaostřovací čočky na řezací hlavě, kde je zaostřen tak, aby vytvořil bod na povrchu zpracovávaného materiálu. Zrcátko 1 je připevněno k tělu stroje; zrcadlo 2 na příčném nosníku se pohybuje v ose x- spolu s příčným nosníkem; a zrcadlo 3 na ose z- se pohybuje v ose y-spolu s osou z-. Jak je vidět z diagramu, během procesu řezání se délka optické dráhy neustále mění, jak se příčný paprsek pohybuje v ose x- a část osy z- se pohybuje v ose y-.
V současné době, kvůli výrobním nákladům a dalším faktorům, mají laserové paprsky emitované civilními laserovými generátory určitý úhel divergence a jsou „kónické“. Když se změní výška „kuželu“ (ekvivalent změny délky optické dráhy laserového řezacího stroje), příslušně se změní i plocha průřezu paprsku na povrchu zaostřovací čočky. Světlo má navíc vlnové vlastnosti, proto je difrakce nevyhnutelná. Difrakce způsobuje, že se paprsek během šíření šíří do stran. Tento jev existuje ve všech optických systémech a určuje teoretické limity výkonu těchto systémů. V důsledku kuželovitého tvaru Gaussova paprsku a difrakce světelných vln se průměr paprsku působícího na povrch čočky neustále mění, jak se mění délka optické dráhy. To způsobuje změny velikosti a hloubky ohniska, ale má malý dopad na polohu ohniska. Pokud se během nepřetržitého zpracování změní ohnisková velikost a hloubka, bude to mít nevyhnutelně významný dopad na proces. Může to například způsobit nekonzistentní šířky řezu, neúplné řezání při stejném řezném výkonu nebo dokonce ablaci materiálu.
