В документации PHP написано:

Do not use return-by-reference to increase performance. The engine will automatically optimize this on its own.

Я хочу вернуть ссылку на массив (это свойство моего класса). Как PHP оптимизирует это, потому что массив не является объектом?

Если массив содержит 1 миллиард записей, не получу ли я два массива с 1 миллиардом записей, сохраненных в памяти, если я не передам его по ссылке?