Vonkajšia optická dráha laserového rezacieho stroja primárne využíva systém lietajúcej optickej dráhy. Laserový lúč vyžarovaný z laserového generátora prechádza cez zrkadlá 1, 2 a 3 do zaostrovacej šošovky na reznej hlave, kde je zaostrený tak, aby vytvoril bod na povrchu spracovávaného materiálu. Zrkadlo 1 je pripevnené k telu stroja; zrkadlo 2 na priečnom nosníku sa pohybuje v osi x- spolu s priečnym nosníkom; a zrkadlo 3 na osi z- sa pohybuje po osi y{10}}spolu s osou z{11}}. Ako je možné vidieť z diagramu, počas procesu rezania sa dĺžka optickej dráhy neustále mení, keď sa priečny lúč pohybuje v osi x- a časť osi z{14}} sa pohybuje v osi y{15}}.
V súčasnosti v dôsledku výrobných nákladov a iných faktorov majú laserové lúče vyžarované civilnými laserovými generátormi určitý uhol divergencie a sú „kónické“. Keď sa zmení výška „kužeľa“ (ekvivalent zmeny dĺžky optickej dráhy laserového rezacieho stroja), zodpovedajúcim spôsobom sa zmení aj plocha prierezu lúča na povrchu zaostrovacej šošovky. Okrem toho má svetlo vlnové vlastnosti, preto je difrakcia nevyhnutná. Difrakcia spôsobuje, že sa lúč počas šírenia šíri do strán. Tento jav existuje vo všetkých optických systémoch a určuje teoretické limity výkonu týchto systémov. V dôsledku kužeľovitého tvaru Gaussovho lúča a difrakcie svetelných vĺn sa priemer lúča pôsobiaceho na povrch šošovky neustále mení, keď sa mení dĺžka optickej dráhy. To spôsobuje zmeny veľkosti a hĺbky ohniska, ale má malý vplyv na polohu ohniska. Ak sa počas nepretržitého spracovania zmení veľkosť ohniska a hĺbka, bude to mať nevyhnutne významný vplyv na proces. Môže to napríklad spôsobiť nekonzistentnú šírku rezu, neúplné rezanie pri rovnakom reznom výkone alebo dokonca abláciu materiálu.
