Thorlabs Optical Power Meter

Thorlabs 光功率计 — MCP 服务

通过 USB（USBTMC / VISA），使用文档记载的 SCPI 命令集，让 AI Agent 读取 Thorlabs 光功率计 的激光功率、记录稳定性和预热漂移、设置波长校正、平均次数和量程，并将传感器暗零。

软件包	labmcp-thorlabs-pm
仪器	配备 C 系列光电二极管和热传感器的 PM100D、PM100A、PM100USB、PM400 控制台。PM101 和 PM5020 使用相同的文档记载命令，但未经验证（见备注）
接口	USB（USBTMC，通过 VISA）
协议	SCPI：PM100D 操作手册 17654-D02 §6.4、PM100USB 操作手册 19570-D02 §6.3、PM400 操作手册 v1.1 §5.5，以及 Thorlabs 的各型号 SCPI 命令参考
状态	🧪 模拟：已通过线路级 SCPI 模拟器测试，尚未在硬件上验证。报告硬件测试结果

无需硬件即可试用

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

模拟器配置为 PM100D，配有 S120C 光电二极管（或 S302C 热电堆），用于测量 1.234 mW、632.8 nm 的 HeNe 激光。为光电二极管设置错误的波长会导致读数按比例出错，与真实实验台上的情况相同。

连接功率计

1. 驱动程序。 Thorlabs 计量仪会枚举为 USB 测试与测量类（USBTMC）设备，供应商 ID 为 0x1313。
   • Windows： PyVISA 无法识别 Thorlabs 驱动程序（TLPM / Thorlabs VISA）。请安装免费的 NI-VISA runtime，然后使用 Thorlabs Driver Switcher（随 Thorlabs Optical Power Monitor 软件安装）将计量仪切换到 NI-VISA 驱动程序，并使用 ?backend=@ivi 启动服务（见下文）。这是 Thorlabs 为 PyVISA 记载的方式。
   • Linux： pyvisa-py 可直接与 USBTMC 通信（随此软件包安装）。请授予用户访问设备的权限，例如在 /etc/udev/rules.d/99-thorlabs-pm.rules 中添加：

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

     然后运行 sudo udevadm control --reload-rules，并重新插拔计量仪。NI-VISA 也可用（?backend=@ivi）。
   • macOS： 使用 pyvisa-py + libusb（brew install libusb）；也可使用 NI-VISA。
2. **查找资源字符串：**运行 uvx labmcp ports（或 python -m pyvisa info）。资源字符串类似 USB0::0x1313::0x8078::P0012345::INSTR（产品 ID 因型号而异：PM100D 为 0x8078，PM100USB 为 0x8072）。
3. 测试连接：

   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
   

   对于 PM5020 的第二个输入端，添加 --option channel=2。

添加到 MCP 客户端

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"]
    }
  }
}

添加 --read-only 可允许读取，但会阻止更改波长、平均次数、量程和归零。对于其他客户端，运行 uvx labmcp config thorlabs-pm --address <resource> --client vscode 生成配置片段（也支持 cursor、codex、claude-code）。

工具

工具	类型	描述
get_command_log	👁 读取	返回最近发送到仪器的原始命令及收到的回复（最新的在最后）。适用于调试和记录操作内容。
get_connection_info	👁 读取	报告当前连接的仪器（标识、地址、模拟或真实）、服务是否为只读，以及当前生效的安全限制。请先调用此工具。
get_device_info	👁 读取	识别功率计控制台和连接的传感器头（型号、序列号、类型、波长范围、功率范围），并报告当前波长、平均次数、量程和零值。
log_power_series	👁 读取	记录一系列功率读数，以表征激光的稳定性、预热或漂移。返回均值、标准差、最小值/最大值、RMS 和峰峰值稳定性（%）及漂移（%/min），以及读数（降采样至 max_points；使用 save_path 指定一个新的 .csv 文件，以保留全部读数）。
read_power	👁 读取	读取一次光功率（单位为 W，同时提供 dBm 和格式化字符串）。读数使用已配置的校正波长和平均次数；请先设置波长。
read_sensor_temperature	👁 读取	读取传感器头温度，单位为 °C（仅适用于热传感器及其他内置温度传感器的传感器头）。
reconnect	🛑 安全	关闭并重新打开与仪器的连接（例如仪器断电重启或重新插拔线缆后）。
set_averaging	🎛 控制	设置功率计每次读数的平均采样次数。增加平均次数可降低噪声，但会延长每次读数的时间（PM100 系列：每个样本约 3 ms；PM400/PM101/PM5020：1 ms）。
set_range	🎛 控制	选择自动量程，或选择适合 range_w 的固定功率量程（功率计会选择能够容纳该功率的最灵敏量程）。超出固定量程时会报告超量程。
set_wavelength	🎛 控制	设置功率计用于将传感器信号转换为功率的校正波长（nm）。必须在传感器的校准范围内（见 get_device_info）；发送的值为整数 nm。
zero_sensor	🎛 控制	对传感器进行暗零校准（消除暗电流/热偏移）。调用前，请让用户挡住光束并完全盖住传感器孔径，等待用户确认：传感器受光时进行零校准会使之后的所有读数失真。需要几秒钟。

每个 LabMCP 服务都内置 get_connection_info、get_command_log 和 reconnect。

功率计只能进行测量，因此此服务没有危险操作工具。激光才是危险源：请佩戴适当的护目镜，切勿超过传感器的额定功率或功率密度。

安全限制

限制	默认值	含义
max_series_duration_s	600 s	Agent 可启动的最长功率记录序列时长，估算方式为 count × max(interval, reading time)，其中一次读数需要 averaging × 3 ms 加约 10 ms

启动时覆盖：--limit max_series_duration_s=3600。一次调用最多可记录 3640 s（工具超时时间减去余量）：超过此时长的估算值会被拒绝；若序列运行速度慢于估算值，则会提前停止并返回已测得的数据（completed: false）。save_path 必须以 .csv 结尾，且文件尚不存在（绝不会覆盖已有文件）；系统会在开始记录前检查此项。

示例提示词

• “将功率计设置为 1064 nm，并告诉我物镜后的功率。”
• “每隔 2 s 记录一次激光功率，持续 10 分钟，并报告 RMS 和峰峰值稳定性。将数据保存到 ~/data/laser_warmup.csv。”
• “我已盖住传感器。将它归零，然后我会取下盖子，你再读取功率。”
• “测量这个 ND 滤光片的透射率：先读取未安装滤光片时的功率，再读取插入滤光片后的功率，并计算光密度。”
• “热传感器头还在升温吗？每分钟读取一次温度，直到温度稳定。”

注意事项

• 波长很重要。 光电二极管的响应度在传感器的量程范围内会有数倍变化，因此波长设置错误会导致功率读数错误。服务发送整数纳米值（PM400/PM101/PM5020 的参考资料规定使用整数），因此 632.8 nm 会设置为 633 nm。这造成的响应度变化远小于传感器的校准不确定度。
• 单位。 MEAS:POW? 会按照仪表配置的单位（W 或 dBm）返回结果。驱动会先读取 SENS:POW:UNIT?，并始终返回瓦特，因此前面板上的单位变更不会误导 Agent。
• 超出量程。 当信号超过手动选择的量程时，仪表会返回 INFINITY / 9.9E37。服务会将其报告为错误，并建议启用自动量程。
• 归零（SENS:CORR:COLL:ZERO）会在后台运行。服务会轮询 …:ZERO:STAT?、检查错误队列，并返回归零值（…:ZERO:MAGN?）。仪表重启后，归零值会丢失。
• 能量（热释电）传感器可被识别，但不受支持：单脉冲能量测量需要触发/获取工作流，而此服务尚未实现该功能。
• 平均。 平均次数由 SENS:AVER:COUN 设置。在 PM100 系列上，一次采样约需 3 ms；在 PM400/PM101/PM5020 上约需 1 ms。响应超时时间会随平均次数增加。
• PM101 和 PM5020： Thorlabs 对这些型号的命令参考资料列出的命令与此处使用的命令完全一致。PM5020 需要添加通道后缀（SENS2、MEAS2、SYST:SENS2:IDN?），通过 --option channel=2 进行选择。目前这两款型号均未经测试，且尚未尝试 PM5020 的 LAN/串口连接。此服务不使用 PM100D 的 Windows TLPM DLL 驱动，而是仅通过 SCPI 通信。
• 模拟器对超出量程值的错误响应（-222,"Data out of range"）使用标准 SCPI 错误代码。Thorlabs 文档仅明确列出 -113,"Undefined header"。

硬件验证

型号	固件	接口	验证者	日期
尚无： 抢先验证