Den eksterne optiske vej af en laserskæremaskine anvender primært et flyvende optisk vejsystem. Laserstrålen, der udsendes fra lasergeneratoren, passerer gennem spejle 1, 2 og 3 til fokuslinsen på skærehovedet, hvor den fokuseres til at danne en plet på overfladen af materialet, der skal behandles. Spejl 1 er fastgjort til maskinens krop; spejl 2 på tværbjælken bevæger sig i x--aksen sammen med tværbjælken; og spejl 3 på z-aksen bevæger sig i y-aksen sammen med z-aksen. Som det kan ses af diagrammet, ændres længden af den optiske bane konstant under skæringsprocessen, når tværbjælken bevæger sig i x--aksen, og z--aksedelen bevæger sig i y--aksen.
I øjeblikket har laserstrålerne udsendt af civile lasergeneratorer på grund af produktionsomkostninger og andre faktorer en vis divergensvinkel og er "koniske". Når højden af "keglen" ændres (svarende til en ændring i laserskæremaskinens optiske vejlængde), ændres tværsnitsarealet af strålen på fokuslinsens overflade også tilsvarende. Desuden har lys bølgeegenskaber, derfor er diffraktion uundgåelig. Diffraktion får strålen til at spredes lateralt under udbredelsen. Dette fænomen findes i alle optiske systemer og bestemmer de teoretiske ydeevnegrænser for disse systemer. På grund af den koniske form af en Gauss-stråle og lysbølgernes diffraktion ændres diameteren af strålen, der virker på linsens overflade, konstant, efterhånden som den optiske vejlængde varierer. Dette forårsager ændringer i brændviddestørrelsen og -dybden, men har ringe indflydelse på fokuspositionen. Hvis brændvidden og dybden ændres under kontinuerlig bearbejdning, vil det uundgåeligt have en væsentlig indflydelse på processen. Det kan f.eks. forårsage inkonsekvente skærebredder, ufuldstændig skæring ved samme skærekraft eller endda ablation af materialet.
