沒有光學系統(tǒng)，激光打標機是無法正常工作的。針對激光打標機工作方式的不同，光學系統(tǒng)也是各式各樣的，當他們都包括擴束鏡（使激光器發(fā)生的激光束直徑變大并縮小激光束的發(fā)散角）、光學聚焦透鏡（使工作表面的激光光斑直徑盡可能變?。┖头瓷溏R（用以改變激光束的方向）。
一個70W的連續(xù)激光器所發(fā)出的光能與一個70W的普通燈泡所發(fā)出的光能是差不多的。普通燈泡是被設計為用來照明的，它發(fā)出的光線是向四面八方照射的，與燈泡不同的是激光器發(fā)出的光線集中在一個很小的范圍。所以激光的能量密度（單位面積上的能量）遠遠大于燈泡的能量密度，實際的打標效果決定于工件表面所承受的能量密度，而不是激光的功率。為了能夠很好地進行激光打標，必須進一步提高激光的能量密度。這有兩個方法：一個是提高激光器的激光輸出功率，一般地說這是困難或得不償失的；還有一個方法是將激光器發(fā)出的激光束進一步變細，這需要一套光學系統(tǒng)。
使激光束變細是很簡單的，只需要有一個聚焦透鏡將激光束聚焦到一個很小的點。激光器發(fā)出的激光并不是理想的平行光，它有一個很小的發(fā)散角，這一很小的發(fā)散角會影響到聚焦透鏡的聚焦效果。所以在聚焦透鏡之前要有一個擴束鏡用以壓低光束的發(fā)散角。擴束鏡除了可以壓低光束的發(fā)散角外，還可以擴大激光輸出光束的直徑。我們知道，聚焦后光斑的大小取決于入射光束直徑的增大，還可以降低激光光路中使激光光束改變方向的反射鏡上的激光能量密度，保證了反射鏡在長時間工作時不被激光束燒壞。
上文關于激光打標機的光學系統(tǒng)提到了前聚焦和后聚焦，現(xiàn)在這篇就是講前聚焦，前聚焦方式是因聚焦透鏡比反射鏡更靠近激光器（處在反射鏡的前面）而得名。聚焦透鏡安裝在擴束鏡和振鏡掃描器之間，它的最大優(yōu)點是價格較為低廉、且可獲得較大的打標范圍。
這一方式的主要缺點是：光斑直徑較大，這是由于前聚焦方式選用的聚焦透鏡的焦距較長，而聚焦光斑的直徑與聚焦鏡的焦距成正比，這是為了容納振鏡掃描器，聚焦透鏡不得不采用較大的焦距，由此導致打標的能量密度降低。另外，前聚焦方式只能選用普通聚焦透鏡，這種透鏡的焦點位置是鏡頭后方的一個圓弧面，而大多數(shù)情況下工件表面是一個平面，當光束由打標區(qū)域的中心移至邊緣時，焦點將位于工件平面的上面，工件表面上光斑直徑和能量密度將動態(tài)地發(fā)生變化。另外，當反射鏡偏轉同一角度時，打標位置分別處于視場中央和邊緣時，激光光斑的位置變化是不一致的。以上這些不足都將影響最終的打標的效果。
對于采用CO2激光器的激光打標機，由于激光波長較長，聚焦透鏡的焦深（當工件平面在鏡頭焦平面前后移動，肉眼難以辨別打標效果差別的最大范圍）較大，為了得到較大的打標工作范圍，多采用前聚焦方式
上文講了關于激光打標機的光學系統(tǒng)和前聚焦方式，這篇介紹的就是后聚焦方式，顧名思義，與前聚焦方式不同的是，后聚焦方式將聚焦透鏡安裝在振鏡掃描器的后面。這就避免了前聚焦方式的缺點。它采用的而聚焦透鏡是專門設計的F-θ平場透鏡，不管光束如何移動，它的焦點位置始終保持在一個平面上，保證了在打標區(qū)域內光斑大小及能量密度的一致，并且當反射鏡偏轉單位角度時，對應的焦平面上激光光斑的幾何位移是處處一致的。這些都保障了打標的質量的提高。另外，這種方式使更聚焦鏡變得很簡單，可以根據打標范圍的大小和具體要求隨時更換聚焦鏡。
它的缺點是價格較高，打標范圍相對較?。ǖ梢酝ㄟ^更換透鏡來增大打標范圍）。
由于這種方式可以獲得高質量的打標效果，大多數(shù)采用Nd：YAG激光器的振鏡掃描式激光打標機均采用這種聚焦方式。
