Thorlabs Optical Power Meter

Thorlabs Optical Power Meter — MCP サーバー

AI エージェントが、USB（USBTMC／VISA）経由で、文書化された SCPI コマンドセットを使用して、Thorlabs 光パワーメーターのレーザーパワーの読み取り、安定性とウォームアップ時のドリフトの記録、波長補正・平均化・レンジの設定、センサーの暗電流ゼロ調整を行えるようにします。

パッケージ	labmcp-thorlabs-pm
計測器	C シリーズのフォトダイオードおよびサーマルセンサーを搭載した PM100D、PM100A、PM100USB、PM400 コンソール。PM101 と PM5020 は同じ文書化済みコマンドを使用しますが、未検証です（「注意事項」を参照）
インターフェース	USB（USBTMC、VISA 経由）
プロトコル	SCPI：PM100D Operation Manual 17654-D02 §6.4、PM100USB Operation Manual 19570-D02 §6.3、PM400 Operating Manual v1.1 §5.5、および Thorlabs のモデルごとの SCPI コマンドリファレンス
ステータス	🧪 シミュレーション済み：ワイヤーレベルの SCPI シミュレーターでテスト済みですが、ハードウェアでは未検証です。ハードウェアでのテストを報告

ハードウェアなしで試す

uvx labmcp-thorlabs-pm --simulate --check
uvx labmcp-thorlabs-pm --simulate --option sim_sensor=S302C --check   # thermal sensor head

シミュレーターは、1.234 mW、632.8 nm の HeNe レーザーを測定する S120C フォトダイオード（または S302C 熱電堆）を搭載した PM100D です。フォトダイオードに誤った波長を設定すると、実際の実験台と同じように、読み取り値も設定に比例して誤った値になります。

パワーメーターを接続する

1. ドライバー。 Thorlabs のメーターは、USB Test & Measurement Class（USBTMC）デバイスとして列挙され、ベンダー ID は 0x1313 です。
   • Windows： Thorlabs のドライバー（TLPM／Thorlabs VISA）は PyVISA から認識されません。無料の NI-VISA runtime をインストールし、Thorlabs Driver Switcher（Thorlabs Optical Power Monitor ソフトウェアと一緒にインストールされます）でメーターを NI-VISA ドライバーに切り替えてから、サーバーを ?backend=@ivi で起動してください（以下を参照）。これは Thorlabs が PyVISA 向けに文書化している方法です。
   • Linux： pyvisa-py が USBTMC と直接通信します（このパッケージと一緒にインストールされます）。ユーザーがデバイスにアクセスできるようにします。例として、/etc/udev/rules.d/99-thorlabs-pm.rules に次の内容を記述します。

     SUBSYSTEM=="usb", ATTR{idVendor}=="1313", MODE="0666"
     

     その後、sudo udevadm control --reload-rules を実行し、メーターを再接続します。NI-VISA も使用できます（?backend=@ivi）。
   • macOS： pyvisa-py と libusb を使用します（brew install libusb）。NI-VISA も使用できます。
2. リソース文字列を確認します： uvx labmcp ports（または python -m pyvisa info）を実行します。次のような文字列が表示されます：USB0::0x1313::0x8078::P0012345::INSTR（製品 ID はモデルによって異なります：PM100D は 0x8078、PM100USB は 0x8072）。
3. 接続をテストします：

   uvx labmcp-thorlabs-pm --address USB0::0x1313::0x8078::P0012345::INSTR --check
   uvx labmcp-thorlabs-pm --address "visa://USB0::0x1313::0x8078::P0012345::INSTR?backend=@ivi" --check   # NI-VISA
   

   PM5020 の 2 つ目の入力を使用する場合は、--option channel=2 を追加してください。

MCP クライアントに追加する

Claude Code

claude mcp add power-meter -- uvx labmcp-thorlabs-pm --address USB0::0x1313::0x8078::P0012345::INSTR

Claude Desktop / Cursor / Windsurf（claude_desktop_config.json、.cursor/mcp.json、…）

{
  "mcpServers": {
    "power-meter": {
      "command": "uvx",
      "args": ["labmcp-thorlabs-pm", "--address", "USB0::0x1313::0x8078::P0012345::INSTR"]
    }
  }
}

読み取りは許可しつつ、波長、平均化、レンジ、ゼロ調整の変更を禁止するには、--read-only を追加してください。その他のクライアントでは、uvx labmcp config thorlabs-pm --address <resource> --client vscode を実行して設定スニペットを生成してください（cursor、codex、claude-code も指定できます）。

ツール

ツール	種類	説明
get_command_log	👁 読み取り	装置に送信されたコマンドと装置から受信した応答のうち、直近のものを新しい順に返します。デバッグや、実行内容の記録に役立ちます。
get_connection_info	👁 読み取り	接続中の装置（識別情報、アドレス、シミュレーションか実機か）、サーバーが読み取り専用かどうか、有効な安全制限を報告します。最初に呼び出してください。
get_device_info	👁 読み取り	メーターコンソールと、接続されているセンサーヘッド（モデル、シリアル番号、種類、波長範囲、パワー範囲）を識別し、現在の波長、平均化、レンジ、ゼロ値を報告します。
log_power_series	👁 読み取り	レーザーの安定性、ウォームアップ、ドリフトを評価するため、一連のパワー測定値を記録します。平均、標準偏差、最小値／最大値、RMS、ピーク・ツー・ピーク安定性（％）、ドリフト（％／分）と、測定値（max_points 件に間引き済み）を返します。すべての測定値を保持するには、save_path に新しい .csv ファイルを指定してください。
read_power	👁 読み取り	光パワーを1回測定します（W、dBm、書式設定済みの文字列）。測定には設定済みの補正波長と平均化が使われるため、先に波長を設定してください。
read_sensor_temperature	👁 読み取り	センサーヘッドの温度を℃で読み取ります（サーマルセンサーおよび温度センサーを内蔵したその他のヘッドのみ）。
reconnect	🛑 安全	装置との接続を閉じて、再度開きます（電源の再投入後や、ケーブルの再接続後など）。
set_averaging	🎛 制御	メーターが各測定値の算出に平均するサンプル数を設定します。平均化を増やすとノイズは減りますが、測定に時間がかかります（PM100シリーズ：約3 ms／サンプル、PM400／PM101／PM5020：1 ms）。
set_range	🎛 制御	オートレンジ、またはrange_wに適合する固定パワーレンジを選択します（メーターはそのパワーを測定できる範囲で最も感度の高いレンジを選択します）。固定レンジでは、上限を超えるとレンジ超過が報告されます。
set_wavelength	🎛 制御	センサー信号をパワーに変換する際にメーターが使用する補正波長（nm）を設定します。センサーの校正範囲内（get_device_infoを参照）である必要があります。整数のnm単位で送信されます。
zero_sensor	🎛 制御	センサーの暗ゼロ調整を行います（暗電流／熱オフセットを除去します）。呼び出す前に、ユーザーにビームを遮断してセンサーの開口部を完全に覆うよう依頼し、確認を待ってください。センサーに光が当たった状態でゼロ調整すると、その後の測定値がすべて不正になります。数秒かかります。

get_connection_info、get_command_log、reconnectは、すべてのLabMCPサーバーに組み込まれています。

パワーメーターは測定のみを行うため、このサーバーに危険を伴うツールはありません。危険なのはレーザーです。適切な保護眼鏡を着用し、センサーの定格パワーまたはパワー密度を決して超えないでください。

安全制限

制限	デフォルト	意味
max_series_duration_s	600 s	エージェントが開始できる最長のパワー記録時間です。測定回数 × max（間隔、測定時間）として推定されます。1回の測定時間は、平均化回数 × 3 ms に約10 msを加えた時間です。

起動時に上書きできます：--limit max_series_duration_s=3600。1回の呼び出しで記録できるのは最大3640 sです（ツールのタイムアウト時間から余裕分を差し引いた値）。これより長い推定時間は拒否されます。シリーズの実行が推定より遅い場合は途中で停止し、測定済みのデータを返します（completed: false）。save_pathは.csvで終わる必要があり、ファイルがまだ存在してはいけません（既存ファイルは上書きされません）。記録の開始前に検証されます。

プロンプトの例

• 「メーターを1064 nmに設定して、対物レンズの後のパワーを教えてください。」
• 「レーザーパワーを10分間、2秒ごとに記録して、RMSとピーク・ツー・ピーク安定性を報告してください。データを~/data/laser_warmup.csvに保存してください。」
• 「センサーにキャップをしています。ゼロ調整してください。そのあとキャップを外すので、パワーを読み取ってください。」
• 「このNDフィルターの透過率を測定してください。フィルターなしでパワーを読み取り、挿入後にもう一度読み取って、光学濃度を教えてください。」
• 「サーマルセンサーヘッドはまだ温まっていますか？安定するまで毎分、温度を読み取ってください。」

注意事項

• 波長は重要です。 フォトダイオードの感度はセンサーの測定範囲全体で数倍変動するため、波長設定を間違えると電力値も誤ります。サーバーは整数ナノメートルを送信するため（PM400／PM101／PM5020 のリファレンスでは整数が指定されています）、632.8 nm は 633 nm に設定されます。これによる感度の変化は、センサーの校正不確かさよりはるかに小さいものです。
• 単位。 MEAS:POW? は、メーターで設定されている単位（W または dBm）で応答します。ドライバーは最初に SENS:POW:UNIT? を読み取り、常にワットで値を返すため、フロントパネルの単位を変更してもエージェントが誤解することはありません。
• 測定範囲外。 信号が手動で選択した測定範囲を超えると、メーターは INFINITY / 9.9E37 と応答します。サーバーは、自動レンジ設定を提案するエラーとしてこれを報告します。
• ゼロ調整（SENS:CORR:COLL:ZERO）はバックグラウンドで実行されます。サーバーは …:ZERO:STAT? をポーリングし、エラーキューを確認して、ゼロ値（…:ZERO:MAGN?）を返します。ゼロ値はメーターの再起動時に失われます。
• エネルギー（焦電型）センサーは認識されますが、サポートされていません。単一パルスのエネルギー測定には、このサーバーではまだ実装されていないトリガー／取得ワークフローが必要です。
• 平均化には SENS:AVER:COUN を使用します。PM100 シリーズでは 1 サンプルに約 3 ms、PM400／PM101／PM5020 では 1 ms かかります。応答タイムアウトは平均化回数に応じて延長されます。
• PM101 および PM5020： Thorlabs のこれらのコマンドリファレンスには、ここで使用しているコマンドがすべて記載されています。PM5020 ではチャンネルサフィックス（SENS2、MEAS2、SYST:SENS2:IDN?）が追加され、--option channel=2 で選択します。どちらもまだテストされておらず、PM5020 の LAN／シリアル接続も試されていません。PM100D の Windows TLPM DLL ドライバーは使用しません。このサーバーは SCPI のみを使用します。
• 範囲外の値に対するシミュレーターのエラー応答（-222,"Data out of range"）は、標準の SCPI コードを使用します。Thorlabs のドキュメントに明記されているのは -113,"Undefined header" のみです。

ハードウェアでの検証

モデル	ファームウェア	インターフェース	検証者	日付
まだありません：最初の検証者になる