激光网 1 月 26 消息，作为环境监测、数据采集和精密数据处理不可或缺的传感技术正在迅速发展。研究人员在开发快速、可访问且具有成本效益的传感器方面处于领先地位。在这些创新中，刺激响应光子晶体中的胆甾液晶显示出非凡的前景。
其独特的螺旋结构和光子特性能够产生生动的、与功率无关的结构颜色，为先进的视觉分析工具铺平了道路。然而，一个重大挑战阻碍了CLC在光学传感中的广泛应用：尽管它们会随着刺激而明显改变颜色，但准确测量这些变化需要昂贵的光谱设备，从而限制了它们的实际部署。
为了满足对紧凑和平面光学元件日益增长的需求，研究人员研究了Pancharatnam-Berry几何相位，这些相位来自光的自旋轨道相互作用。最近的发展包括通过CLC螺旋上部结构将几何相位集成到反射光中，从而产生了新的光子应用。
在CLC平面光学中，这种相位编码改变了不同波段的反射光场，从而产生了不同的视觉模式。这种方法超越了传统的PBG波长/频率传感技术。此外，提供轨道角动量的光涡旋的使用已成为探索涡旋光束中可调波长和 OAM 的关键。
为了增强传感信号的可视化，来自中国厦门大学和南京大学的一组研究人员利用几何相位编码开发了一种胆固醇相液晶聚合物视觉传感平台。
该平台通过实时视觉模式独特地生成基于图像的传感信号，为传统的基于波长/频率的方法提供了更直观、更易读的替代方案。该研究发布在《光：科学与应用》杂志上。
为了进行概念验证，该团队演示了使用专门制备的CLCP薄膜进行湿度检测，CLCP薄膜由反应性液晶单体、光引发剂和手性试剂组成。随着湿度的增加，这些薄膜会吸收水分、膨胀并经历间距增加，导致反射带的红移。这证实了CLCP的高湿度灵敏度、可定制的响应范围和出色的可逆性。
该团队使用单波长监测系统对湿度响应的CLCP薄膜进行了深入的反射衍射分析，该薄膜编码单个q板。这些实验表明，CLCP薄膜可以有效地将环境湿度的变化转化为视觉信号。这一发现强调了它们对实时和远程监测应用的适用性。
为了拓宽湿度监测能力并检测趋势，研究人员引入了两种创新方法来研究湿度与几何相位编码CLCP薄膜反射光之间的相互作用。
第一种方法通过在CLCP薄膜上加入四象限q板阵列来扩展监测范围。通过在不同温度下对每个象限进行紫外光固化，实现了不同的湿度范围，并与可变的VB相关。
第二种方法涉及双波长系统，创建两个不同波长的VB。这些VB形成了一个动态的“8”图案，由两个“甜甜圈”形状组成，对湿度变化做出反应。这些方法已被证明可以有效解决CLCP材料的局限性，从而能够监测更广泛的湿度范围并检测湿度趋势。
