Le chemin optique externe d'une machine de découpe laser utilise principalement un système de chemin optique volant. Le faisceau laser émis par le générateur laser traverse les miroirs 1, 2 et 3 jusqu'à la lentille de focalisation sur la tête de coupe, où il est focalisé pour former un point sur la surface du matériau à traiter. Le miroir 1 est fixé au corps de la machine ; le miroir 2 sur la traverse se déplace dans l'axe x- avec la traverse ; et le miroir 3 sur l'axe z- se déplace sur l'axe y-avec l'axe z-. Comme le montre le diagramme, pendant le processus de découpe, la longueur du chemin optique change constamment à mesure que la traverse se déplace dans l'axe x- et que la partie de l'axe z- se déplace dans l'axe y-.
Actuellement, en raison des coûts de fabrication et d'autres facteurs, les faisceaux laser émis par les générateurs laser civils ont un certain angle de divergence et sont « coniques ». Lorsque la hauteur du « cône » change (équivalent à une modification de la longueur du trajet optique de la machine de découpe laser), la section transversale du faisceau sur la surface de la lentille de focalisation change également en conséquence. De plus, la lumière a des propriétés ondulatoires, la diffraction est donc inévitable. La diffraction provoque la propagation latérale du faisceau lors de la propagation. Ce phénomène existe dans tous les systèmes optiques et détermine les limites théoriques de performances de ces systèmes. En raison de la forme conique d'un faisceau gaussien et de la diffraction des ondes lumineuses, le diamètre du faisceau agissant sur la surface de la lentille change constamment à mesure que la longueur du trajet optique varie. Cela entraîne des modifications de la taille focale et de la profondeur, mais a peu d'impact sur la position focale. Si la taille focale et la profondeur changent au cours du traitement continu, cela aura inévitablement un impact significatif sur le processus. Par exemple, cela peut entraîner des largeurs de saignée incohérentes, une coupe incomplète avec la même puissance de coupe, voire une ablation du matériau.
