Lazer kesim makinesinin harici optik yolu öncelikle uçan optik yol sistemini kullanır. Lazer jeneratöründen yayılan lazer ışını, 1, 2 ve 3 numaralı aynalardan geçerek kesme kafasındaki odaklama merceğine geçer ve burada işlenecek malzemenin yüzeyinde bir nokta oluşturacak şekilde odaklanır. Ayna 1 makine gövdesine sabitlenmiştir; çapraz kiriş üzerindeki ayna 2, çapraz kirişle birlikte x-ekseninde hareket eder; ve z-ekseni üzerindeki ayna 3, z-ekseni ile birlikte y-ekseninde hareket eder. Diyagramdan görülebileceği gibi, kesme işlemi sırasında, çapraz ışın x-ekseninde ve z-ekseni kısmı y-ekseninde hareket ettikçe optik yolun uzunluğu sürekli olarak değişir.
Şu anda üretim maliyetleri ve diğer faktörler nedeniyle sivil lazer jeneratörlerinin yaydığı lazer ışınlarının belirli bir sapma açısı vardır ve "konik"tir. "Koni"nin yüksekliği değiştiğinde (lazer kesme makinesinin optik yol uzunluğundaki bir değişikliğe eşdeğer), ışının odaklama merceği yüzeyindeki kesit alanı da buna göre değişir. Ayrıca ışığın dalga özelliği vardır, bu nedenle kırınım kaçınılmazdır. Kırınım, ışının yayılma sırasında yanal olarak yayılmasına neden olur. Bu olgu tüm optik sistemlerde mevcuttur ve bu sistemlerin teorik performans sınırlarını belirlemektedir. Gauss ışınının konik şekli ve ışık dalgalarının kırınımı nedeniyle, mercek yüzeyine etki eden ışının çapı, optik yol uzunluğu değiştikçe sürekli olarak değişir. Bu, odak boyutunda ve derinliğinde değişikliklere neden olur, ancak odak konumu üzerinde çok az etkisi olur. Sürekli işleme sırasında odak boyutu ve derinliği değişirse bunun süreç üzerinde önemli bir etkisi olması kaçınılmazdır. Örneğin tutarsız kerf genişliklerine, aynı kesme gücünde eksik kesime ve hatta malzemenin aşındırılmasına neden olabilir.
