Un faisceau lumineux connu mélangé à la lumière réfléchie pour permettre une mesure interférométrique de la phase ou de l'amplitude.Un faisceau de référence est un faisceau lumineux bien caractérisé utilisé en interférométrie et en holographie. Il est combiné avec un faisceau signal (souvent réfléchi ou diffusé par un échantillon) pour créer une figure d'interférence. Celle-ci encode les différences de phase et d'amplitude entre les deux faisceaux, permettant une mesure précise des distances, des formes de surface ou des propriétés optiques. Cette technique est fondamentale pour de nombreux instruments de mesure de précision, des détecteurs d'ondes gravitationnelles aux profilomètres de surface.
Le concept de faisceau de référence remonte au début du XXe siècle avec le développement de l'interférométrie, notamment par Albert Michelson. Le terme est devenu important avec l'invention de l'holographie par Dennis Gabor en 1948, où un faisceau de référence est essentiel pour enregistrer et reconstruire les fronts d'onde.
Le faisceau de référence est généralement issu de la même source laser que le faisceau signal, ce qui garantit la cohérence. Lorsque les deux faisceaux se recombinent, leurs champs électriques s'additionnent, produisant des franges brillantes et sombres selon la différence de phase. En analysant la figure de franges—spatialement ou temporellement—on peut extraire le déphasage introduit par l'échantillon. En holographie, la figure d'interférence est enregistrée sur un support, et son éclairage par le faisceau de référence reconstruit le front d'onde original, créant une image tridimensionnelle.
Les faisceaux de référence sont utilisés en tomographie par cohérence optique pour l'imagerie médicale, dans les interféromètres laser pour la détection des ondes gravitationnelles (par exemple, LIGO), et dans le stockage de données holographiques.
Dans LIGO, le faisceau de référence parcourt un bras de 4 kilomètres, et la figure d'interférence se déplace de moins d'un millième de la largeur d'un proton lorsqu'une onde gravitationnelle passe.
