Đường quang bên ngoài của máy cắt laser chủ yếu sử dụng hệ thống đường quang bay. Chùm tia laser phát ra từ máy phát laser đi qua gương 1, 2 và 3 đến thấu kính hội tụ trên đầu cắt, tại đây nó được hội tụ để tạo thành một điểm trên bề mặt vật liệu cần xử lý. Gương 1 được cố định vào thân máy; gương 2 trên xà ngang di chuyển theo trục x-cùng với xà ngang; và gương 3 trên trục z-di chuyển theo trục y{10}}cùng với trục z{11}}. Như có thể thấy từ sơ đồ, trong quá trình cắt, độ dài của đường quang liên tục thay đổi khi thanh ngang di chuyển theo trục x-và phần trục z-di chuyển theo trục y-.
Hiện nay, do chi phí sản xuất và các yếu tố khác, các chùm tia laser phát ra từ máy phát laser dân dụng có góc phân kỳ nhất định và có dạng "hình nón". Khi chiều cao của "hình nón" thay đổi (tương đương với sự thay đổi về độ dài đường quang của máy cắt laser), diện tích mặt cắt ngang của chùm tia trên bề mặt thấu kính lấy nét cũng thay đổi tương ứng. Hơn nữa, ánh sáng có tính chất sóng nên hiện tượng nhiễu xạ là điều không thể tránh khỏi. Nhiễu xạ làm cho chùm tia lan truyền theo chiều ngang trong quá trình truyền. Hiện tượng này tồn tại trong tất cả các hệ thống quang học và xác định giới hạn hiệu suất lý thuyết của các hệ thống này. Do hình nón của chùm tia Gauss và sự nhiễu xạ của sóng ánh sáng, đường kính của chùm tia tác dụng lên bề mặt thấu kính liên tục thay đổi khi độ dài đường quang thay đổi. Điều này gây ra những thay đổi về kích thước và độ sâu tiêu cự nhưng ít ảnh hưởng đến vị trí tiêu cự. Nếu kích thước tiêu cự và độ sâu thay đổi trong quá trình xử lý liên tục, chắc chắn sẽ có tác động đáng kể đến quá trình. Ví dụ, nó có thể gây ra độ rộng rãnh không nhất quán, cắt không hoàn toàn ở cùng một lực cắt hoặc thậm chí là mài mòn vật liệu.
