레이저에서 나온 빛을 가공물까지 보내는 동시에, 가공에 적합한 빔 형태로 변환하는 것이 광학 엔진의 역할입니다. 광학 설계는 원하는 가공을 위해 각종 광학 소자의 형상, 재료, 배치 등을 시뮬레이션하여 조건을 설정하는 작업입니다.
편광은 빛의 파동의 진동 방향을 말합니다. 일반적인 레이저의 출력광은 파동이 1평면상에만 존재하는 직선 편광입니다. 이 경우, 그림과 같이 가공물에 닿는 입사각과 편광 방향에 따라 가공 속도에 차이가 납니다. 이를 피하기 위해, 편광 제어용 광학 소자를 사용하여 파의 진동면을 시간에 따라 회전시키거나 빔의 단면내에서 장소에 따라 파동방향을 바꾸는 연구 등을 계속하고 있습니다. 또한, 편광을 이용하여 빔을 분할할 수도 있습니다. 아래의 그림은 월라스턴 프리즘을 이용하여 1 개의 빔을 2 개로 나누어 렌즈로 집광시킴으로써 동시에 두 곳을 가공할 수 있게 한 것입니다.
레이저 가공에 사용되는 빔에 대한 요구는 다양합니다. 아래에 예시로 든 베셀빔은 빔의 진행 방향에 대해 출사면이 넓어도 빔 형상이 변하지 않고 두꺼운 가공물도 한 번에 가공할 수 있습니다. 또한 TOP Hat 집광 빔은 에너지 밀도를 일정하게 만들어 가공시의 손상을 억제합니다.
