传感技术作为环境监测、数据采集和精密数据处理不可或缺的一部分，正在迅速发展。研究人员处于开发快速、易于使用且经济高效的传感器的前沿。在这些创新中，刺激响应光子晶体中的胆甾型液晶(CLC)展现出了非凡的前景。

它们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在光学传感领域的更广泛应用：尽管它们会根据刺激明显改变颜色，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。

为了满足对紧凑型平面光学元件日益增长的需求，研究人员研究了源自光自旋轨道相互作用的Pancharatnam-Berry几何相位。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，从而带来新颖的光子应用。

在CLC平面光学器件中，这种相位编码会改变不同波段的反射光场，从而产生不同的视觉图案。该方法超越了传统的PBG波长/频率传感技术。此外，提供轨道角动量(OAM)的光学涡旋(OV)的使用已成为探索涡旋光束(VB)中可调谐波长和OAM的关键。

为了增强传感信号可视化，厦门大学和南京大学的研究人员团队利用几何相位编码开发了胆甾相液晶聚合物(CLCP)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和可读的替代方案。该研究发表在《光：科学与应用》杂志上。

为了进行概念验证，该团队使用专门制备的CLCP薄膜演示了湿度检测，该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，这些薄膜会吸水、膨胀，节距也会增加，从而导致反射带发生红移。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于实时和远程监控应用的适用性。

为了扩大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(图3)。

第一种方法通过将四象限q板阵列合并到CLCP薄膜上来扩展监测范围。通过在不同温度下对每个象限进行紫外线固化，可以获得不同的湿度范围，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形成动态“8”图案，由两个“甜甜圈”形状组成，对湿度变化做出响应。事实证明，这些方法可以有效解决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。