लेजर कटिंग मशीन का बाहरी ऑप्टिकल पथ मुख्य रूप से एक उड़ान ऑप्टिकल पथ प्रणाली को नियोजित करता है। लेज़र जनरेटर से उत्सर्जित लेज़र किरण दर्पण 1, 2, और 3 से होकर कटिंग हेड पर फोकस करने वाले लेंस तक जाती है, जहाँ इसे संसाधित होने वाली सामग्री की सतह पर एक स्थान बनाने के लिए केंद्रित किया जाता है। मिरर 1 मशीन बॉडी से जुड़ा हुआ है; क्रॉसबीम पर दर्पण 2 क्रॉसबीम के साथ-साथ x{7}}अक्ष में चलता है; और दर्पण 3, z{9}अक्ष पर, y{10}अक्ष में z{11}अक्ष के साथ गति करता है। जैसा कि आरेख से देखा जा सकता है, काटने की प्रक्रिया के दौरान, ऑप्टिकल पथ की लंबाई लगातार बदलती रहती है क्योंकि क्रॉसबीम x{13}अक्ष में चलता है और z{14}अक्ष वाला भाग y{15}अक्ष में चलता है।
वर्तमान में, विनिर्माण लागत और अन्य कारकों के कारण, नागरिक लेजर जनरेटर द्वारा उत्सर्जित लेजर बीम में एक निश्चित विचलन कोण होता है और "शंक्वाकार" होते हैं। जब "शंकु" की ऊंचाई बदलती है (लेजर कटिंग मशीन की ऑप्टिकल पथ लंबाई में बदलाव के बराबर), तो फोकसिंग लेंस सतह पर बीम का क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र भी तदनुसार बदलता है। इसके अलावा, प्रकाश में तरंग गुण होते हैं, इसलिए विवर्तन अपरिहार्य है। प्रसार के दौरान विवर्तन के कारण किरण पार्श्व में फैलती है। यह घटना सभी ऑप्टिकल प्रणालियों में मौजूद है और इन प्रणालियों की सैद्धांतिक प्रदर्शन सीमा निर्धारित करती है। गाऊसी किरण के शंक्वाकार आकार और प्रकाश तरंगों के विवर्तन के कारण, ऑप्टिकल पथ की लंबाई भिन्न होने पर लेंस की सतह पर अभिनय करने वाली किरण का व्यास लगातार बदलता रहता है। इससे फोकल आकार और गहराई में परिवर्तन होता है, लेकिन फोकल स्थिति पर इसका बहुत कम प्रभाव पड़ता है। यदि निरंतर प्रसंस्करण के दौरान फोकल आकार और गहराई बदलती है, तो इसका प्रक्रिया पर अनिवार्य रूप से महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ेगा। उदाहरण के लिए, यह असंगत केर्फ़ चौड़ाई, समान काटने की शक्ति पर अपूर्ण कटिंग, या यहां तक कि सामग्री के पृथक्करण का कारण बन सकता है।
