Den eksterne optiske banen til en laserskjæremaskin bruker primært et flygende optisk banesystem. Laserstrålen som sendes ut fra lasergeneratoren går gjennom speil 1, 2 og 3 til fokuslinsen på skjærehodet, hvor den fokuseres for å danne en flekk på overflaten av materialet som skal behandles. Speil 1 er festet til maskinhuset; speil 2 på tverrbjelken beveger seg i x--aksen sammen med tverrbjelken; og speil 3 på z-aksen beveger seg i y-aksen sammen med z-aksen. Som det kan ses av diagrammet, under skjæreprosessen, endres lengden på den optiske banen konstant ettersom tverrbjelken beveger seg i x--aksen og z--aksedelen beveger seg i y--aksen.
For tiden, på grunn av produksjonskostnader og andre faktorer, har laserstrålene som sendes ut av sivile lasergeneratorer en viss divergensvinkel og er "koniske". Når høyden på "kjeglen" endres (tilsvarer en endring i den optiske banelengden til laserskjæremaskinen), endres også tverrsnittsarealet til strålen på den fokuserende linsens overflate tilsvarende. Videre har lys bølgeegenskaper, derfor er diffraksjon uunngåelig. Diffraksjon fører til at strålen spres sideveis under forplantningen. Dette fenomenet eksisterer i alle optiske systemer og bestemmer de teoretiske ytelsesgrensene for disse systemene. På grunn av den koniske formen til en gaussisk stråle og diffraksjonen av lysbølger, endres diameteren til strålen som virker på linseoverflaten konstant ettersom den optiske veilengden varierer. Dette forårsaker endringer i brennviddestørrelse og -dybde, men har liten innvirkning på fokusposisjonen. Hvis brennvidden og dybden endres under kontinuerlig prosessering, vil det uunngåelig ha en betydelig innvirkning på prosessen. Det kan for eksempel forårsake inkonsekvente snittbredder, ufullstendig skjæring med samme skjærekraft, eller til og med ablasjon av materialet.
