由光栅公式(2)' 可知，波长λ的光射入到衍射光栅，根据m值的变化得到各种角度下的衍射。由于m是整数，因此衍射角ß是跳跃式变化。因此，如图4所示，大波长的光入射到衍射光栅后，相邻阶次的光谱会出现部分重叠。
图 4 光栅的自由光谱范围
这里把不重叠的区域称为衍射光栅的自由光谱区(free spectral range)。在m阶中使用λ1到λ2波长的光谱时，应满足以下条件，以防止光谱重叠：
例如 1阶光从350 nm开始的长波长，到700nm为止，可以不重叠地进行分光。因此，从350 nm到700 nm的波长范围为自由光谱区。如果使用 2阶光时，自由光谱区在350 nm到525 nm之间。如光栅计算公式所示，需要长波长的λ2的衍射光时,需要先选择光栅的刻线数。
如果使用波长超过自由光谱区，则需要去除重叠区域中不需要阶次的光。例如在 1阶光中使用波长范围是350 nm至800 nm，在700 nm以上的范围中，可使用滤光片截去350 nm至400 nm之间的 2阶光，即除去400 nm以下的光。也可使用更换检测器的方法处理光混叠的问题。