ทางเดินแสงภายนอกของเครื่องตัดเลเซอร์ใช้ระบบเส้นทางแสงบินเป็นหลัก ลำแสงเลเซอร์ที่ปล่อยออกมาจากเครื่องกำเนิดเลเซอร์จะผ่านกระจก 1, 2 และ 3 ไปยังเลนส์โฟกัสบนหัวตัด ซึ่งจะถูกโฟกัสเพื่อสร้างจุดบนพื้นผิวของวัสดุที่จะประมวลผล กระจกเงา 1 ติดอยู่กับตัวเครื่อง กระจกเงา 2 บนคานขวางเคลื่อนที่ในแกน x- ไปพร้อมกับคานขวาง และมิเรอร์ 3 บนแกน z- จะเคลื่อนที่ในแกน y- ไปพร้อมกับแกน z- ดังที่เห็นได้จากแผนภาพ ในระหว่างกระบวนการตัด ความยาวของเส้นทางแสงจะเปลี่ยนแปลงตลอดเวลาเมื่อคานขวางเคลื่อนที่ในแกน x- และส่วนของแกน z- เคลื่อนที่ในแกน y-
ในปัจจุบัน เนื่องจากต้นทุนการผลิตและปัจจัยอื่นๆ ลำแสงเลเซอร์ที่ปล่อยออกมาจากเครื่องกำเนิดเลเซอร์ของพลเรือนจึงมีมุมที่แตกต่างและเป็น "ทรงกรวย" เมื่อความสูงของ "กรวย" เปลี่ยนแปลง (เทียบเท่ากับการเปลี่ยนแปลงความยาวเส้นทางแสงของเครื่องตัดด้วยเลเซอร์) พื้นที่หน้าตัด-ของลำแสงบนพื้นผิวเลนส์โฟกัสก็เปลี่ยนแปลงตามไปด้วย นอกจากนี้แสงยังมีคุณสมบัติของคลื่น ดังนั้นการเลี้ยวเบนจึงเป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ การเลี้ยวเบนทำให้ลำแสงกระจายออกไปทางด้านข้างระหว่างการแพร่กระจาย ปรากฏการณ์นี้มีอยู่ในระบบออพติคัลทั้งหมด และเป็นตัวกำหนดขีดจำกัดประสิทธิภาพทางทฤษฎีของระบบเหล่านี้ เนื่องจากรูปทรงกรวยของลำแสงเกาส์เซียนและการเลี้ยวเบนของคลื่นแสง เส้นผ่านศูนย์กลางของลำแสงที่กระทำบนพื้นผิวเลนส์จึงเปลี่ยนแปลงตลอดเวลาตามความยาวเส้นทางแสงที่แตกต่างกัน ซึ่งทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงขนาดโฟกัสและความลึก แต่มีผลกระทบเพียงเล็กน้อยต่อตำแหน่งโฟกัส หากขนาดโฟกัสและความลึกเปลี่ยนแปลงไปในระหว่างการประมวลผลต่อเนื่อง จะมีผลกระทบสำคัญต่อกระบวนการอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ ตัวอย่างเช่น อาจทำให้เกิดความกว้างของรอยตัดที่ไม่สอดคล้องกัน การตัดที่ไม่สมบูรณ์โดยใช้กำลังตัดเท่ากัน หรือแม้แต่การระเหยของวัสดุ
