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激光切割機在工作的過程中，其激光是一種光，與其他自然光一樣，是由原子(分子或離子等)躍遷產生的。 但它與普通光不同是激光僅在極短的時間內依賴于自發輻射，此后的過程完全由激輻射決定，因此激光具有非常純正的顏色，幾乎無發散的方向性、極高的發光強度和高相干性。

激光切割機的應用激光聚焦后產生的高功率密度能量來實現，在計算機的控制下，在進行使用時通過脈沖使得激光器放電，從而輸出受控的重復高頻率的脈沖激光，形成一定頻率，一定脈寬的光束，該脈沖激光束經過光路傳導及反射并通過聚焦透鏡組聚焦在加工物體的表面上，形成一個個細微的、高能量密度光斑，焦斑位于待加工面附近，以瞬間高溫熔化或氣化被加工材料。每一個高能量的激光脈沖瞬間把物體表面濺射出一個細小的孔，在計算機控制下，激光加工頭與被加工材料按預先繪好的圖形進行連續相對運動打點，這樣會把物體加工成想要的形狀。

激光切割機在進行切割的過程中，其光束會有效的經過切割頭的透鏡聚焦成一個很小的焦點，這樣會使得焦點達到高的功率密度，其中切割頭固定在z軸上。這時，光束輸入的熱量遠遠超過被材料反射、傳導或擴散的部分熱量，材料很快被加熱到熔化與汽化溫度，與此同時，一股高速氣流從同軸或非同軸側將熔化及汽化了的材料吹出，形成材料切割的孔洞。隨著焦點與材料的相對運動，使孔洞形成連續的寬度很窄的切縫，完成材料的切割。

衍射會使光束在傳播過程中發生橫向擴展，該現象存在于所有的光學系統中，能夠決定這些系統在性能方面的理論極限值。由于高斯光束呈“錐形”和光波的衍射作用，當光路長度變化時，作用在透鏡表面的光束直徑時刻發生著變化，這會引起焦點大小和焦點深度的變化，但對焦點位置的影響很小。如果焦點大小和焦點深度在連續加工中發生變化，必然會對加工產生很大影響，比如，會造成切割縫寬度不一致、在相同切割功率下會割不透或燒蝕板材等 。