Una rejilla echelle (del francés échelle , que significa "escalera") es un tipo de rejilla de difracción caracterizada por una densidad de ranuras relativamente baja, pero una forma de ranura optimizada para su uso en ángulos de incidencia altos y, por lo tanto, en órdenes de difracción altos . Los órdenes de difracción más altos permiten una mayor dispersión (espaciado) de las características espectrales en el detector, lo que permite una mayor diferenciación de estas características. Las rejillas de Echelle, al igual que otros tipos de rejillas de difracción, se utilizan en espectrómetros e instrumentos similares. Son más útiles en espectrógrafos de alta resolución de dispersión cruzada, como HARPS , PARAS y muchos otros instrumentos astronómicos.
El concepto de rejilla tosca utilizada en ángulos rasantes fue descubierto por Albert Michelson en 1898, [1] donde se refirió a ella como un "escalón". Sin embargo, no fue hasta 1923 que los espectrómetros Echelle comenzaron a adquirir su forma característica, en la que la rejilla de alta resolución se utiliza junto con una rejilla cruzada de baja dispersión. Esta configuración fue inventada por Nagaoka y Mishima [2] y se ha utilizado en un diseño similar desde entonces.
Al igual que otras rejillas de difracción, la rejilla Echelle consiste conceptualmente en una serie de rendijas con anchos cercanos a la longitud de onda de la luz difractada. La luz de una única longitud de onda en una rejilla estándar con incidencia normal se difracta al orden central cero y a órdenes sucesivos superiores en ángulos específicos, definidos por la relación densidad/longitud de onda de la rejilla y el orden seleccionado. El espacio angular entre los órdenes superiores disminuye monótonamente y los órdenes superiores pueden acercarse mucho entre sí, mientras que los inferiores están bien separados. La intensidad del patrón de difracción se puede alterar inclinando la rejilla. Con rejillas reflectantes (donde los orificios se reemplazan por una superficie altamente reflectante), la porción reflectante se puede inclinar (quemar) para dispersar la mayor parte de la luz en la dirección de interés preferida (y en un orden de difracción específico). Para múltiples longitudes de onda ocurre lo mismo; sin embargo, en ese caso es posible que longitudes de onda más largas de un orden superior se superpongan con el orden siguiente de una longitud de onda más corta, lo que suele ser un efecto secundario no deseado.
Sin embargo, en las rejillas echelle, este comportamiento se utiliza deliberadamente y el incendio se optimiza para múltiples órdenes superiores superpuestos. Dado que esta superposición no es directamente útil, se inserta en la trayectoria del haz un segundo elemento dispersor montado perpendicularmente ( rejilla o prisma ) como "separador de órdenes" o "dispersor transversal". Por lo tanto, el espectro consta de franjas con rangos de longitud de onda diferentes, pero ligeramente superpuestos, que recorren el plano de imagen en un patrón oblicuo. Es exactamente este comportamiento el que ayuda a superar los problemas de imágenes con dispositivos espectroscópicos de banda ancha y alta resolución, como en la utilización de matrices de detección lineales extremadamente largas, o un fuerte desenfoque u otras aberraciones , y hace que el uso de matrices de detección 2D fácilmente disponibles factible, lo que reduce los tiempos de medición y mejora la eficiencia.