同一种颜色也能沿几个方向离开
把一束窄光照在刻着等距沟槽的反射面上。相邻沟槽反射的光，走过的路程略有不同。朝某些方向看，这点路程差恰好等于一个、两个或更多个波长，光波便相互加强，形成明亮的出射束。
这些整数给出了衍射级次：相邻沟槽多走一个波长叫一阶，多走两个叫二阶。同一种颜色可以在几个方向形成亮束；颜色稍有改变，这些亮束的方向也跟着改变。
用较高的级次观察时，波长只差一点，出射角就能差得更明显。镜头把角度差变成感光面上的距离差，两条原本挤在一起的谱线便容易分清。观察气体或恒星发出的密集谱线时，这一点很有用。
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高级次也会把别的颜色带进来
麻烦在于，不同整数可能给不同颜色安排同一条路。505纳米的光走100阶，500纳米的光走101阶，级次与波长的乘积完全一样。入射方向固定时，两束光便能沿同一方向离开；相机只看位置，会把它们叠在一起。光栅方程说的正是这个关系。刻线间距和入射、出射角度决定级次与波长的乘积。知道一个出射角，还不能唯一认出颜色。
阶梯光栅的沟槽间距较大，槽面像一排陡台阶。每个小槽面把较多光反射到选定的高级次附近，让仪器能利用那里较强的分色能力。这种把光集中送往某些级次的设计叫闪耀。槽面把光送得更有效，不同级次之间的重叠仍需要处理。
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再沿垂直方向分一次光
在阶梯光栅后面再放一个分光元件，把它拉开颜色的方向转过直角。先前走在一起的两种颜色，现在沿第二个方向偏转不同角度，落到相机的不同高度。每一条光带内部，阶梯光栅仍负责拉开细微的波长差别。
感光面上于是出现几条上下排列的短彩带。在相机覆盖的波段里，每条对应一个高级次。原本又长又容易重叠的光谱，被铺成了二维图案；有限的感光面能装下更宽的波长范围。
ESO的UVES用户手册展示了这种安排：反射阶梯光栅后接交叉色散元件，再由相机成像。真实装置还要用折叠、面外光路管理光束与瞳面。抓住分工就容易理解它：一个方向分清同一谱阶里的细节，另一个方向把谱阶隔开。
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用已知灯线给光带刻上波长
照片先给出像素位置和亮度，波长尺还需要另测。连续谱灯把整条光带照亮，便能找出它在感光面上的轨迹，包括倾斜或弯曲。再照一盏含有已知窄谱线的灯，这些亮点就像尺上的刻度，把像素列与波长连起来。
可以留一条已知谱线不用来拟合。等波长尺做好，再看它预测这条线的位置是否正确。暗场曝光测相机背景，均匀照明的平场曝光测像素响应差别。经过这些测量，带状照片才能变成可读的光谱。
两条光带之间必须留得出空间。狭缝太宽，或垂直方向分光太弱，相邻谱阶会模糊到一起。光已落进同一批像素后，再分别提取两条谱就会含混。交叉色散能解决谱阶重叠，前提是相机确实把它们分开拍到了。
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