A lézervágó gép külső optikai útja elsősorban repülő optikai útrendszert alkalmaz. A lézergenerátorból kibocsátott lézersugár az 1., 2. és 3. tükrökön keresztül jut el a vágófejen lévő fókuszáló lencséhez, ahol fókuszálva foltot képez a feldolgozandó anyag felületén. Az 1. tükör a géptesthez van rögzítve; a keresztgerendán lévő 2. tükör az x-tengelyben a kereszttartóval együtt mozog; és a 3. tükör a z-tengelyen az y-tengelyben mozog a z-tengellyel együtt. Amint az a diagramból látható, a vágási folyamat során az optikai út hossza folyamatosan változik, ahogy a kereszttartó az x-tengelyben, a z-tengelyrész pedig az y-tengelyben mozog.
Jelenleg a gyártási költségek és egyéb tényezők miatt a polgári lézergenerátorok által kibocsátott lézersugarak bizonyos eltérési szöggel rendelkeznek, és "kúposak". Amikor a „kúp” magassága megváltozik (ez egyenértékű a lézervágó gép optikai úthosszának változásával), a sugár keresztmetszete a fókuszáló lencse felületén is ennek megfelelően változik. Ezenkívül a fénynek hullámtulajdonságai is vannak, ezért a diffrakció elkerülhetetlen. A diffrakció hatására a nyaláb oldalirányban szétterül a terjedés során. Ez a jelenség minden optikai rendszerben megtalálható, és meghatározza ezeknek a rendszereknek az elméleti teljesítményhatárait. A Gauss-nyaláb kúpos alakja és a fényhullámok diffrakciója miatt a lencse felületére ható sugár átmérője az optikai úthossz változásával folyamatosan változik. Ez változásokat okoz a fókuszméretben és -mélységben, de csekély hatással van a fókuszhelyzetre. Ha a fókuszméret és a mélység a folyamatos feldolgozás során változik, az elkerülhetetlenül jelentős hatással lesz a folyamatra. Például inkonzisztens vágásszélességeket, nem teljes vágást ugyanazon vágási teljesítmény mellett, vagy akár az anyag ablációját is okozhatja.
