Эшелле -решетка (от французского échelle , что означает «лестница») — тип дифракционной решетки, характеризующийся относительно низкой плотностью канавок, но формой канавок, оптимизированной для использования при высоких углах падения и, следовательно, в высоких порядках дифракции . Более высокие порядки дифракции позволяют увеличить дисперсию (расстояние) спектральных характеристик на детекторе, что позволяет повысить дифференциацию этих характеристик. Эшелле-решетки, как и другие типы дифракционных решеток, используются в спектрометрах и подобных приборах. Они наиболее полезны в кросс-дисперсионных спектрографах высокого разрешения, таких как HARPS , PARAS и многих других астрономических приборах.
Концепция грубой решетки, используемой при скользящих углах, была открыта Альбертом Майкельсоном в 1898 году [1] , где он назвал ее «эшелоном». Однако только в 1923 году эшелле-спектрометры начали приобретать свою характерную форму, в которой решетка высокого разрешения используется в тандеме со скрещенной решеткой с низкой дисперсией. Эта конфигурация была изобретена Нагаокой и Мисимой [2] и с тех пор используется в похожей компоновке.
Как и другие дифракционные решетки, эшелле-решетка концептуально состоит из ряда щелей с шириной, близкой к длине волны дифрагированного света. Свет одной длины волны в стандартной решетке при нормальном падении дифрагирует в центральный нулевой порядок и последующие более высокие порядки под определенными углами, определяемыми отношением плотности решетки к длине волны и выбранным порядком. Угловое расстояние между более высокими порядками монотонно уменьшается, и более высокие порядки могут располагаться очень близко друг к другу, в то время как более низкие хорошо разделены. Интенсивность дифракционной картины можно изменять, наклоняя решетку. В отражательных решетках (где отверстия заменены высокоотражающей поверхностью) отражающая часть может быть наклонена (распылена), чтобы рассеивать большую часть света в предпочтительном направлении интереса (и в определенном порядке дифракции). Для нескольких длин волн справедливо то же самое; Однако в этом случае возможно наложение более длинных волн более высокого порядка на волны следующего порядка более короткой длины волны, что обычно является нежелательным побочным эффектом.
Однако в решетках Эшелле это поведение используется намеренно, и блеск оптимизируется для множественных перекрывающихся высших порядков. Поскольку это перекрытие не является непосредственно полезным, второй, перпендикулярно установленный дисперсионный элемент ( решетка или призма ) вставляется в качестве «разделителя порядков» или «перекрестного диспергатора» в путь луча. Таким образом, спектр состоит из полос с различными, но слегка перекрывающимися диапазонами длин волн, которые проходят через плоскость изображения в косом узоре. Именно это поведение помогает преодолеть проблемы с изображением с помощью широкополосных спектроскопических устройств высокого разрешения, как при использовании чрезвычайно длинных линейных решеток обнаружения или сильной дефокусировки или других аберраций , и делает возможным использование легкодоступных решеток 2D-обнаружения, что сокращает время измерения и повышает эффективность.