沒(méi)有光學(xué)系統(tǒng)，激光打標(biāo)機(jī)是無(wú)法正常工作的。針對(duì)激光打標(biāo)機(jī)工作方式的不同，光學(xué)系統(tǒng)也是各式各樣的，當(dāng)他們都包括擴(kuò)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(xué)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(gè)70W的連續(xù)激光器所發(fā)出的光能與一個(gè)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(shè)計(jì)為用來(lái)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(gè)很小的范圍。所以激光的能量密度（單位面積上的能量）遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于燈泡的能量密度，實(shí)際的打標(biāo)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(jìn)行激光打標(biāo)，必須進(jìn)一步提高激光的能量密度。這有兩個(gè)方法：一個(gè)是提高激光器的激光輸出功率，一般地說(shuō)這是困難或得不償失的；還有一個(gè)方法是將激光器發(fā)出的激光束進(jìn)一步變細(xì)，這需要一套光學(xué)系統(tǒng)。
使激光束變細(xì)是很簡(jiǎn)單的，只需要有一個(gè)聚焦透鏡將激光束聚焦到一個(gè)很小的點(diǎn)。激光器發(fā)出的激光并不是理想的平行光，它有一個(gè)很小的發(fā)散角，這一很小的發(fā)散角會(huì)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(gè)擴(kuò)束鏡用以壓低光束的發(fā)散角。擴(kuò)束鏡除了可以壓低光束的發(fā)散角外，還可以擴(kuò)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(zhǎng)時(shí)間工作時(shí)不被激光束燒壞。
上文關(guān)于激光打標(biāo)機(jī)的光學(xué)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(kuò)束鏡和振鏡掃描器之間，它的最大優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格較為低廉、且可獲得較大的打標(biāo)范圍。
這一方式的主要缺點(diǎn)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(zhǎng)，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(dǎo)致打標(biāo)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(diǎn)位置是鏡頭后方的一個(gè)圓弧面，而大多數(shù)情況下工件表面是一個(gè)平面，當(dāng)光束由打標(biāo)區(qū)域的中心移至邊緣時(shí)，焦點(diǎn)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(dòng)態(tài)地發(fā)生變化。另外，當(dāng)反射鏡偏轉(zhuǎn)同一角度時(shí)，打標(biāo)位置分別處于視場(chǎng)中央和邊緣時(shí)，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(biāo)的效果。
對(duì)于采用CO2激光器的激光打標(biāo)機(jī)，由于激光波長(zhǎng)較長(zhǎng)，聚焦透鏡的焦深（當(dāng)工件平面在鏡頭焦平面前后移動(dòng)，肉眼難以辨別打標(biāo)效果差別的最大范圍）較大，為了得到較大的打標(biāo)工作范圍，多采用前聚焦方式
上文講了關(guān)于激光打標(biāo)機(jī)的光學(xué)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(diǎn)。它采用的而聚焦透鏡是專門設(shè)計(jì)的F-θ平場(chǎng)透鏡，不管光束如何移動(dòng)，它的焦點(diǎn)位置始終保持在一個(gè)平面上，保證了在打標(biāo)區(qū)域內(nèi)光斑大小及能量密度的一致，并且當(dāng)反射鏡偏轉(zhuǎn)單位角度時(shí)，對(duì)應(yīng)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(biāo)的質(zhì)量的提高。另外，這種方式使更聚焦鏡變得很簡(jiǎn)單，可以根據(jù)打標(biāo)范圍的大小和具體要求隨時(shí)更換聚焦鏡。
它的缺點(diǎn)是價(jià)格較高，打標(biāo)范圍相對(duì)較?。ǖ梢酝ㄟ^(guò)更換透鏡來(lái)增大打標(biāo)范圍）。
由于這種方式可以獲得高質(zhì)量的打標(biāo)效果，大多數(shù)采用Nd：YAG激光器的振鏡掃描式激光打標(biāo)機(jī)均采用這種聚焦方式。
